El biobutanol es un alcohol de cuatro carbonos derivado de la fermentación de la biomasa. Cuando se produce a partir de materias primas derivadas del petróleo, se denomina comúnmente butanol. El biobutanol es de la misma familia que otros alcoholes conocidos, como el metanol de un solo carbono y el más conocido alcohol de dos carbonos etanol. La importancia del número de átomos de carbono en cualquier molécula de alcohol está directamente relacionada con el contenido energético de esa molécula concreta. Cuantos más átomos de carbono estén presentes, especialmente en una cadena larga de enlaces carbono-carbono, más denso en energía es el alcohol.
Los avances en los métodos de procesamiento del biobutanol, concretamente el descubrimiento y desarrollo de microorganismos modificados genéticamente, han sentado las bases para que el biobutanol supere al etanol como combustible renovable. El biobutanol, que antes sólo se consideraba utilizable como disolvente industrial y materia prima química, es muy prometedor como combustible para motores, debido a su favorable densidad energética, y a que proporciona un mayor ahorro de combustible y se considera un combustible superior para motores (en comparación con el etanol).
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Producción de biobutanol
El biobutanol se obtiene principalmente de la fermentación de los azúcares de las materias primas orgánicas (biomasa). Históricamente, hasta aproximadamente mediados de los años 50, el biobutanol se fermentaba a partir de azúcares simples en un proceso que producía acetona y etanol, además del componente de butanol. El proceso se conoce como ABE (Acetone Butanol Ethanol) y utilizaba microbios poco sofisticados (y no especialmente robustos) como el Clostridium acetobutylicum. El problema de este tipo de microbios es que se envenenan con el propio butanol que producen una vez que la concentración de alcohol supera el 2% aproximadamente. Este problema de procesamiento causado por la debilidad inherente de los microbios de grado genérico, además del petróleo barato y abundante (en aquella época), dio paso al método más sencillo y barato de destilación del petróleo para refinar el butanol.
Cómo cambian los tiempos. En los últimos años, con los precios del petróleo en constante aumento y los suministros mundiales cada vez más escasos, los científicos han vuelto a estudiar la fermentación de azúcares para la fabricación de biobutanol. Los investigadores han hecho grandes progresos en la creación de «microbios de diseño» que pueden tolerar mayores concentraciones de butanol sin morir.
La capacidad de soportar entornos duros de alta concentración de alcohol, además del metabolismo superior de estas bacterias mejoradas genéticamente, las ha fortificado con la resistencia necesaria para degradar las duras fibras celulósicas de las materias primas de biomasa, como la madera pulposa y el pasto varilla. La puerta se ha abierto de una patada y la realidad de un combustible renovable para motores a base de alcohol competitivo en costes, si no más barato, está sobre nosotros.
Ventajas
Así que, a pesar de toda esta química extravagante y de la intensa investigación, el biobutanol tiene muchas ventajas sobre el etanol, que es más fácil de producir.
- El biobutanol tiene un mayor contenido energético que el etanol, por lo que la pérdida de ahorro de combustible es mucho menor. Con un contenido energético de unas 105.000 BTU/galón (frente a las aproximadamente 84.000 BTU/galón del etanol), el biobutanol está mucho más cerca del contenido energético de la gasolina (114.000 BTU/galón).
- El biobutanol puede mezclarse fácilmente con la gasolina convencional en concentraciones más altas que el etanol para su uso en motores no modificados. Los experimentos han demostrado que el biobutanol puede funcionar en un motor convencional no modificado al 100%, pero hasta la fecha, ningún fabricante garantiza el uso de mezclas superiores al 15%.
- Debido a que es menos susceptible de separarse en presencia de agua (que el etanol), puede distribuirse a través de la infraestructura convencional (oleoductos, instalaciones de mezcla y depósitos de almacenamiento). No se necesita una red de distribución separada.
- Es menos corrosivo que el etanol. El biobutanol no sólo es un combustible de mayor calidad y más denso energéticamente, sino que también es menos explosivo que el etanol.
- Los resultados de las pruebas de la EPA muestran que el biobutanol reduce las emisiones, en concreto de hidrocarburos, monóxido de carbono (CO) y óxidos de nitrógeno (NOx). Los valores exactos dependen del estado de afinación del motor.
Pero eso no es todo.
Pero eso no es todo. El biobutanol como combustible para motores -con su estructura de cadena larga y su preponderancia de átomos de hidrógeno- podría utilizarse como trampolín para llevar los vehículos de pila de combustible de hidrógeno a la corriente principal. Uno de los mayores retos a los que se enfrenta el desarrollo de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno es el almacenamiento de hidrógeno a bordo para conseguir una autonomía sostenible y la falta de infraestructura de hidrógeno para repostar. El alto contenido de hidrógeno del butanol lo convertiría en un combustible ideal para el reformado a bordo. En lugar de quemar el butanol, un reformador extraería el hidrógeno para alimentar la pila de combustible.
Desventajas
No es habitual que un tipo de combustible tenga tantas ventajas evidentes sin al menos una desventaja brillante; sin embargo, con el argumento del biobutanol frente al etanol, no parece ser el caso.
Actualmente, la única desventaja real es que hay muchas más instalaciones de refinado de etanol que refinerías de biobutanol. Y aunque las instalaciones de refinado de etanol superan con creces a las de biobutanol, la posibilidad de adaptar las plantas de etanol al biobutanol es factible. Y a medida que continúan los refinamientos con microorganismos modificados genéticamente, la viabilidad de convertir las plantas es cada vez mayor.
Está claro que el biobutanol es la opción superior al etanol como aditivo de la gasolina y quizás como eventual sustituto de la misma. Durante los últimos 30 años, más o menos, el etanol ha contado con la mayor parte del apoyo tecnológico y político y ha sembrado el mercado del combustible renovable para motores con alcohol. El biobutanol está ahora preparado para recoger el testigo.