Del café al motor: el avance leonés que busca abaratar la energía
Un estudio inédito liderado por el Centro de Biocombustibles del ITACyL y la Universidad de León produce biobutanol a partir de posos de café mediante un proceso que reduce costes y refuerza la viabilidad de esta alternativa energética
Centro de Biocombustibles del Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (ITACyL), ubicado en Villarejo de Órbigo.
La carrera por encontrar fuentes de energía más sostenibles está en pleno auge. La inestabilidad política internacional, sumada a las limitaciones de los combustibles fósiles y a la constante subida de precios, ha movilizado a empresas e instituciones en la búsqueda de soluciones ecológicas a partir de materias primas locales.
En este contexto, un equipo de investigadores de la Universidad de León (ULE) y del Centro de Biocombustibles del Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (ITACyL), ubicado en Villarejo de Órbigo, ha logrado transformar de forma eficiente posos de café en biobutanol a través de un proceso optimizado que disminuye costes y promueve la viabilidad industrial de esta alternativa energética.
El biobutanol es un biocombustible alcohólico generado a partir de la fermentación de materia orgánica vegetal o biomasa mediante el proceso acetona-butanol-etanol (ABE). Este compuesto sirve como carburante para motores de combustión de gasolina sin necesidad de realizar modificaciones mecánicas en el vehículo; además, es capaz de mezclarse con el combustible convencional o funcionar como sustituto químico modular para la industria. Su valor reside en que cuenta con una baja miscibilidad en agua, por lo que resulta menos corrosivo para motores y tuberías, ofrece una densidad energética casi un 30 % superior a la del bioetanol y fomenta la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, disminuyendo así la dependencia de los combustibles fósiles. Entre sus principales ventajas destaca su fácil transporte, ya que es capaz de utilizar la infraestructura petrolera existente. También presenta una menor volatilidad que el etanol y la gasolina, lo que reduce el riesgo de evaporación y optimiza la seguridad en su almacenamiento y manipulación.
A pesar de que la producción global de biobutanol se encuentra en crecimiento debido a la gran cantidad de residuos disponibles, el principal obstáculo es la viabilidad económica. Los costes actuales encarecen el precio final del producto debido a la gran cantidad de energía requerida y a la necesidad de emplear tecnología avanzada para separar y purificar el alcohol del agua. En este sentido, el uso de subproductos agrarios y alimentarios ha cobrado especial importancia para superar esta barrera. Bajo esta premisa, los científicos de los centros leoneses han confirmado que los residuos sólidos del café —uno de los desechos agroalimentarios más abundantes del mundo— pueden revalorizarse dentro de un modelo de economía circular, convirtiéndose en una fuente eficaz de energía renovable.
El estudio, publicado en la revista Process Safety and Environmental Protection, optimiza por primera vez el proceso de producción desde el tratamiento previo del residuo hasta la fermentación gracias a los posos. El biocombustible obtenido ofrece una reducción significativa en la cantidad de nutrientes necesarios para el proceso, con la consiguiente disminución del coste de producción.
En la primera fase, los investigadores mejoraron el pretratamiento químico de los posos por medio de ácido sulfúrico diluido y una posterior hidrólisis enzimática, con el fin de liberar la mayor proporción de azúcares fermentables. Bajo condiciones óptimas, los científicos pudieron recuperar más del 91 % de los azúcares totales contenidos en el residuo, un valor mayor que el reportado en la literatura. Posteriormente, el hidrolizado obtenido fue sometido a un proceso de detoxificación para descartar compuestos inhibidores que dificultan la fermentación; un procedimiento que permitió desechar sustancias tóxicas como los furanos y reducir en más de un 80 % los compuestos fenólicos, sin una pérdida significativa de azúcares. A continuación, los investigadores seleccionaron la bacteria más eficiente para transformar los azúcares en biobutanol entre ocho cepas del género Clostridium. La variante Clostridium saccharoperbutylacetonicum fue el aislado más óptimo para el consumo de azúcar y la producción de biobutanol en relación con otras cepas utilizadas.
El resultado logró alcanzar concentraciones de hasta 7,9 gramos por litro de biobutanol y casi 12 gramos por litro de la mezcla total de disolventes, obteniendo un rendimiento superior a los valores descritos en estudios previos de residuos de café. El producto obtenido consiste en un medio de fermentación con nutrientes mínimos. Por otro lado, se demostró a través de un diseño estadístico que muchos compuestos añadidos habitualmente eran prescindibles, por lo que su omisión permitía disminuir los costes hasta un 50 % respecto a las formulaciones convencionales.
La investigación supone un avance en el uso de subproductos para la producción energética con el fin de fomentar la economía circular, reducir la generación de residuos y luchar contra el cambio climático sin sacrificar rentabilidad ni eficiencia.