Cómo la biomasa de los árboles puede cambiar el mundo

22/02/2023

Más del 30 por ciento de la superficie terrestre del mundo está compuesta por bosques, y se estima que hay más de 3 billones de árboles en la Tierra. En su estado natural, los árboles y otras plantas leñosas son vitales para todos los aspectos de la vida en la tierra. Esto incluye la absorción de dióxido de carbono, la provisión de hábitats para innumerables especies de animales y otros organismos, la prevención de la erosión del suelo y la filtración de fuentes vitales de aire y agua.

La biomasa residual de la fabricación de papel tiene el potencial de impulsar procesos industriales sostenibles.
La biomasa residual de la fabricación de papel tiene el potencial de impulsar procesos industriales sostenibles. 

Sin embargo, la biomasa de los árboles se puede usar de varias maneras que quizás no esperaba, especialmente para apoyar la química verde y sostenible. Sigue leyendo para saber más.

Baterías

La demanda de materiales para baterías crece cada día, y una solución para esto es una fuente renovable de carbono para producir grafito, un componente vital de muchas baterías de iones de litio. 

El grafito se compone de grafeno en capas, polímeros de carbono puro, dispuestos en láminas hexagonales. Esta disposición permite que los electrones fluyan fácilmente de una fuente a otra, lo que los convierte en los electrodos perfectos dentro de las baterías necesarias para los vehículos eléctricos y otros dispositivos que funcionan con baterías. El grafito es muy resistente y estable, y puede ser útil durante largos períodos de tiempo sin degradarse. La sustancia se produce naturalmente, pero la demanda de volumen y pureza del material ha hecho que diferentes rutas sintéticas se vuelvan más comunes. Estos métodos a menudo obtienen carbono de combustibles fósiles como el metano y requieren una gran cantidad de energía, lo que minimiza los beneficios funcionales del uso de baterías.

El grafito se compone de muchas láminas de grafeno en capas, lo que le permite ser un excelente conductor de electricidad.
El grafito se compone de muchas láminas de grafeno en capas, lo que le permite ser un excelente conductor de electricidad.

La biomasa leñosa se compone principalmente de lignina y celulosa, los dos polímeros más abundantes en la tierra, que se componen principalmente de carbono, con algo de hidrógeno y oxígeno. Estos polímeros orgánicos complejos se pueden descomponer o reorganizar en muchas otras moléculas útiles, incluidos el grafito y el grafeno, en lugar de combustibles fósiles no sostenibles. 

Química​

Con la combinación correcta de tratamiento y catalizadores, la lignina y la celulosa se pueden utilizar para sintetizar muchos productos químicos comercialmente valiosos, que anteriormente se derivaban de los combustibles fósiles. Un nuevo estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society descubrió que los catalizadores ácidos sólidos, como las zeolitas y las sales inorgánicas, pueden sintetizar eficazmente ácido acrílico a partir de ácido láctico, con una tasa de conversión de hasta el 92 %. 

El ácido láctico es un subproducto común de la descomposición de la biomasa lignocelulósica de los árboles y otras plantas leñosas. El ácido acrílico y otros acrilatos son productos químicos industriales clave, comúnmente utilizados en adhesivos, pinturas y abrillantadores, materiales superabsorbentes y como materia prima para otros polímeros y plásticos clave. Esta nueva ruta catalítica no solo es más sostenible que el ácido acrílico derivado de combustibles fósiles, sino que también es potencialmente más rentable, que es uno de los mayores inconvenientes del desarrollo de nuevos procesos sostenibles.

Biocombustibles

El combustible es quizás el uso más prometedor de la biomasa, como reemplazo renovable del petróleo. En teoría, los biocombustibles se pueden quemar para obtener energía y seguir siendo carbono neutral (o incluso carbono negativo) debido a la absorción de carbono como parte del crecimiento de las plantas. 

Biocombustibles utilizados para automóviles

Hay tres categorías diferentes de biocombustibles, dependiendo del origen de la materia vegetal. Los biocombustibles de primera generación se obtienen de cultivos alimentarios existentes, como el maíz o la soja, y requieren un procesamiento relativamente pequeño para convertirse en una fuente de combustible viable, como el etanol o los aceites. Sin embargo, un inconveniente es la cantidad limitada de tierra cultivable disponible en la Tierra. Para proporcionar cultivos suficientes tanto para alimentos como para combustible, se debe optimizar el diseño de las tierras de cultivo a nivel mundial, así como el uso de recursos como el agua y los fertilizantes. 

La biomasa leñosa se considera un biocombustible de segunda generación, ya que a menudo proviene de los desechos de procesos existentes, como la fabricación de papel o el procesamiento de madera. Debido a que está hecho principalmente de lignina y celulosa, se requiere más energía para descomponerlos en hidrocarburos más simples que luego pueden usarse como combustible. Los biocombustibles de segunda generación también pueden fabricarse a partir de desechos agrícolas, como paja de trigo o tallos de maíz, una vez que hayan cumplido su propósito como cultivos alimentarios. 

La tercera generación de biocombustibles proviene de algas productoras de petróleo, que requieren instalaciones dedicadas para producir materias primas para combustibles. Una vez que se obtiene el aceite de las algas, la transformación en combustible es relativamente fácil. Sin embargo, lograr un crecimiento óptimo de algas es un desafío y costoso. 

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