Sembrar combustible

Autor: 

Magda Iris Chirolde
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25 Septiembre 2018
| |
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Crédito de fotografía: 

Ilustración. Ricardo Valdivia Matos

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En un inicio dudé. ¿Cómo es posible que un auto con motor de gasolina eche andar con una botella de ron, o que un motor diésel pueda funcionar con cualquier aceite, incluso el que se utiliza en casa para cocinar?

Pareciera algo disparatado, pero tiene sentido. La evolución de las tecnologías y las ciencias validan el empleo de recursos naturales para la creación de combustibles alternativos que permitan el funcionamiento de los motores de combustión interna, posibilitando a la vez reducir la emisión de los gases contaminantes al medio ambiente y contribuir a la eficiencia energética de las economías.

Cuba no queda fuera de dicha tendencia y desde finales del siglo XX la búsqueda de combustibles alternativos está incorporada a la agenda científica y constantemente se reformulan o emergen nuevas propuestas.

Cuestión de matriz

El ciclo del biodiésel (Cortesía de Ramón Piloto)

Como parte del modelo de desarrollo seguido a nivel global durante el siglo XX y lo que va del XXI, la mayor parte de la matriz energética mundial está sustentada sobre el uso de fuentes de energías obtenidas de recursos no renovables, como los combustibles fósiles, el carbón y el gas natural.

El alto grado de dependencia que se experimenta hoy, junto al gradual aumento del precio de los combustibles, específicamente del petróleo, y los problemas ambientales asociados, son los elementos claves que llevaron a pensar en diversas maneras de dar un vuelco a tal situación.

El archipiélago cubano presenta una matriz energética cimentada en el uso del petróleo y sus derivados como portadores energéticos, los cuales se extienden a todos los sectores de la industria cubana, desde la generación de electricidad hasta el transporte.

Esa dependencia, en el contexto de un país sin grandes reservas conocidas de petróleo de alta calidad, ha impulsado la búsqueda de vías para integrar los combustibles alternativos a la matriz energética.

Los trabajos de desarrollo y aplicación de estos en Cuba se reportan a partir de 1993, muy probablemente, incitados por la crisis energética asociada al denominado periodo especial. Entonces se comenzó a impulsar una línea de desarrollo de emulsiones combustibles para su uso en motores.

Autores de la Universidad Tecnológica de La Habana José Antonio Echeverría (Cujae), quienes recibieran Premio de la Academia de Ciencias de Cuba (ACC) en 2017, han presentado varios resultados investigativos que dan cuenta del uso de combustibles alternativos en motores de combustión interna.

Estos logros datan de una década atrás y se consolidaron a partir de la creación del grupo de investigaciones en Combustibles Alternativos de la Cujae en 2010.

Los combustibles alternativos “son sustancias carburantes en estado líquido, sólido o gaseoso, que al igual que cualquier combustible generan energía en forma de calor en presencia de oxígeno y una fuente de energía de activación”, según refiere una definición recogida en el libro Biocombustibles para su uso en motores Diésel.

La publicación plantea que entre ellos se incluyen la biomasa, los aceites vegetales, las grasas animales y los derivados de ambos; los bioalcoholes (etanol y metanol), el hidrógeno y el biogás.

La obtención de carburantes a partir de desechos industriales o de fuentes no comestibles, así como los combustibles alternativos de segunda (Jatropha curcas, etanol a partir de residuos industriales) y tercera generación (microalga Chlorella vulgaris), son parte ya de una realidad que no puede obviarse cuando se haga un balance objetivo de las ventajas y desventajas de su empleo para la economía y la sociedad.

El Doctor en Ciencias Ramón Piloto Rodríguez, integrante del Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER) de la Cujae, manifestó que en la Mayor de las Antillas no debe producirse combustible compitiendo con los alimentos, de ahí que se utilicen cultivos denominados de segunda (que no rivaliza directamente con la producción de alimentos) y tercera generación (tampoco compiten y no utilizan terrenos aptos para la agricultura o emplean un mínimo, a veces nulo, espacio de tierra).

El Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables, junto a la Facultad de Ingeniería Química y el grupo de Combustibles Alternativos, han realizado varios trabajos conjuntos para proponer soluciones tentativas aplicables a la realidad cubana, en una escala que pueda resolver problemas locales.

“Nosotros investigamos la Jatropha curcas. Es una planta oleaginosa, que crece hasta cuatro o cinco años y produce frutos de los cuales se extrae un aceite vegetal no comestible, porque contiene una toxina que los humanos no la pueden consumir; incluso el sabor y el olor son desagradables”, refirió el profesor Piloto.

La Jatropha, nativa de México y luego introducida en África y Asia, requiere de pocos cuidados y regadío, prospera en zonas áridas y semiáridas, ayuda a la conservación del suelo, pues evita la erosión y la pérdida de agua por evaporación y es un fertilizante natural. Las mayores plantaciones de Cuba están en la provincia de Guantánamo y en Media Luna, Granma.

El proyecto internacional Biomas-Cuba, financiado por la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación (Cosude) y coordinado por la Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, en Matanzas, apoyó con financiamiento y tecnología plantaciones de Jatropha en estos lugares y en Calixto García, Holguín; también instaló plantas de producción de biodiesel a partir del fruto de dicho árbol.

“La mayor parte de estas áreas son manejadas por Labiofam, con la cual se implementa, en conjunto con la estación, un programa nacional de desarrollo del biodiesel en Cuba.

“El proyecto bioenergía, suministrado por el GEF*, efectuado por el Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo y coordinado por Indio Hatuey, inicia el fomento de plantaciones de Jatropha en Manatí (Las Tunas) y Yaguajay (Sancti Spíritus) y apoya la fabricación en el país de tres plantas de producción de biodiesel — por vez primera se elaborarán nacionalmente por la empresa cubana de acero — , las que se instalarán en esos dos municipios y en Calixto García”, manifestó Jesús Suárez Hernández, director ejecutivo del Proyecto Internacional Biomas-Cuba.

“El CETER con la ayuda de Labiofam y la estación Indio Hatuey, han realizado estudios del biodiesel cubano en bancos de prueba de motores con excelentes resultados en el desempeño mecánico y en la reducción de emisiones”, adicionó el también profesor titular de la Universidad de Matanzas.

El trabajo investigativo de la Jatropha curcas, como combustible alternativo de segunda generación para motores diésel, tenía el propósito de hacer análisis de factibilidad y ciclos de vida de la planta. De igual manera, reflejar su uso tanto para producir aceite vegetal como biodiesel y avalar que es una biomasa compatible con el medio ambiente.

Otro de los objetivos era evaluar los impactos medioambientales, sobre todo los negativos, y establecer una curva de costos marginales de la agresión al entorno, a través del análisis de un producto en todas las etapas de existencia: extracción, producción, distribución, uso y desecho. Así lo hizo saber Pedro Antonio Rodríguez Ramos, profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica, quien desarrolla y lidera el estudio del impacto medio ambiental de la Jatropha curcas como biocombustible y de la microalga Chlorella vulgaris.

Pequeñas gigantes

Motor Petters, instalado en el CETER, que permite regular los motores o conocer el impacto que tiene el cambio de combustible diésel por uno alternativo en el equipo y en el medio ambiente. (Foto: cortesía de Ramón Piloto)

Las microalgas son microorganismos casi tan viejos como la historia del planeta, la base de lípidos y carbohidratos. Lo recuerda Ramón Piloto, quien las ha investigado. “Su productividad puede ser hasta 30 veces superior al maíz o la soya”. A partir de ellas puede obtenerse bioetanol, biodiesel, metano e incluso hidrógeno.

La tecnología de uso de microalgas es costosa y de una relativa complejidad en cuanto a la extracción y purificación de los biocombustibles. No obstante, hay una tendencia al empleo de los subproductos que de esta tecnología se derivan.

Estas se siembran y en seis días debe retirarse el cultivo, mientras una planta normal productora de aceite demora más tiempo. Además, se puede crear lo que se denomina fotobiorreactor, un recipiente de forma cilíndrica donde se colocan las cepas a una altura por encima del suelo. Se añaden agua, nutrientes (generalmente sales inorgánicas), dióxido de carbono y otras sustancias, pero pueden desarrollarse también en aguas residuales, ricas en nutrimentos.

Los fotobiorreactores brindan mejor control de las condiciones de cultivo, mayor rendimiento, reducción de riesgos de contaminación e identificación de las zonas donde hay limitaciones fotosintéticas.

El trabajo de las microalgas, como fuente de producción de combustibles alternativos, es el de más reciente incorporación a las líneas de investigación de los estudios científicos cubanos, considerándose el que más futuro tiene en el mundo entero en materia de combustibles alternativos, al menos entre las existentes hoy.

Estos resultados han llegado ya hasta la producción de biomasa y se despliegan cultivos de microalgas bajo diferentes condiciones experimentales y en distintos medios de cultivo y nutrientes.

Moringa: de todo un poco

 Proceso del uso de microalgas para la producción de biodiesel. (Tomado del perfil en Linkedin de Alvaro Silva Sánchez)

El Comandante en Jefe Fidel Castro Ruz tuvo interés por valorar las potencialidades de la planta para la salud humana. En una de sus Reflexiones, el 17 de junio de 2012, expresó que estaban creadas las condiciones para que el país comenzara a producir masivamente Moringa Oleífera y Morera, también “… fuentes inagotables de carne, huevo y leche, fibras de seda que se hilan artesanalmente y son capaces de suministrar trabajo a la sombra y bien remunerado, con independencia de edad o sexo”.

Además, el aceite de su semilla constituye una fuente prometedora para la producción de biodiesel.

“Nos percatamos de la existencia de reportes con la caracterización físico-química de este aceite y métodos de extracción. Ya se había iniciado el proceso de síntesis; es decir, obtener el propio biocombustible y probarlo en un banco de laboratorio.

“Sin embargo, quedaba mucho por saber en torno a la verdadera acción de este biocombustible en el proceso de combustión de motores diésel”, explicó Yosvany Díaz Domínguez, profesor de la Facultad de Ingeniería Química y miembro del CETER.

Plantaciones de Jatropha curcas asociadas a cultivos alimenticios en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas. (Foto: cortesía de Jesús Suárez Hernández)

“Estamos tratando de establecer cuáles son los parámetros de operación que puede tener un motor cuando está funcionando con este biodiesel o con sus mezclas. Hoy el aceite de moringa no está certificado a nivel internacional desde el punto de vista alimenticio, pero sí es competitivo para la producción de cosméticos.

“No obstante, para no solapar investigaciones, nos concentramos en utilizar semillas provenientes de un proceso de rechazo. Entonces, empleamos el aceite de la Moringa con fines energéticos; la torta que resta tendría una utilidad para el tratamiento del agua, y estamos valorando la cascarilla para producir energía a partir de su quema”, añadió Díaz Domínguez.

En general, la aplicación del procedimiento de cálculo de la matriz de ponderación del impacto medioambiental del uso de la Jatropha, como productora de biocombustibles, permitió determinar la magnitud del impacto del ciclo de vida. Además, representa hoy una posible solución a los problemas energéticos en zonas rurales específicas de Cuba.

Mientras, la evaluación con fines energéticos de macroalgas y microalgas que se encuentran en la naturaleza cubana, es un resultado de interés y un punto de partida para futuras investigaciones en esta temática.

Pasos breves, pero sólidos, en el reto de la nación cubana de lograr una mayor independencia energética mediante la utilización de las fuentes renovables de energía.

Autos con biodiesel, proyecto Biomas. (Foto: cortesía de Jesús Suárez Hernández)

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