Manzanas para elaborar bioetanol

La Unión Europea tiene marcado desde hace tiempo el objetivo de reducir el consumo y la dependencia de los combustibles fósiles. En el camino a la eficiencia energética y la transición hacia las fuentes renovables la producción de biocombustibles cuenta con un peso específico en este escenario.

El bioetanol es un biocombustible que ofrece importantes posibilidades para el futuro, bien como aditivo para la gasolina o como combustible para vehículos y calefacción y cada vez está más recomendado para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. 

En la actualidad, la gasolina que se consume en Europa contiene, aproximadamente, un 5% de bioetanol y todo apunta a que la mezcla de los combustibles fósiles con los avanzados va a ser el futuro, incrementándose el porcentaje de los segundos, por eso toma relevancia explorar nuevas vías para su obtención.

Uno de los desafíos a los que se enfrenta la elaboración de biocombustibles es el uso de los productos con los que se fabrican que son los mismos que se emplean para de alimentos, por ello resulta de especial interés la búsqueda y la validación de residuos que no entren en conflicto con la industria alimentaria.

Héctor Guerreiro Delgado, graduado en Ingeniería Agrícola y Energética en el campus de la Universidad de Valladolid de Soria, realizó una investigación en su Trabajo Fin de Grado, en el que proyectó la puesta en marcha de una planta transformadora de residuos de producción de frutales para obtener bioetanol. 

El trabajo, que ha sido tutelado por los profesores e investigadores Ignacio de Godos y Alfonso García Álvaro, ha tenido un reconocimiento por parte de la Cátedra de Conocimiento e Innovación de la Caja Rural de Soria.

En este caso, los residuos que se han elegido para la producción de bioetanol son concretamente manzanas que proceden del aclareo de una explotación agrícola de 1.055 hectáreas, de la que también se han valorizado los restos de la poda como fuente energética para el proceso de transformación.

Los trabajos agrícolas de aclareo en la plantación consisten en la retirada de un número determinado de piezas de los árboles para que las que quedan crezcan con un tamaño y calibre determinado. En la finca en la que se ha realizado el estudio cerca de 2.000 toneladas de manzanas se quitan de los árboles al año y no se emplean para nada, son solo un residuo. 

Este desperdicio es lo que llevó a Héctor Guerreiro a plantear su utilidad para la transformación en bioetanol. Esta fruta contiene una composición importante de azúcares e hidratos de carbono que la hace interesante de cara a su transformación en este biocombustible.

En la actualidad, las plantas que lo producen están vinculadas a azucareras, algunas de las más conocidas están en funcionamiento en Castilla y León, pero también se emplean otros subproductos procedentes del cereal para hacer el etanol lignocelulósico. 

Para Ignacio de Godos, la manzana en comparación con otros posibles residuos posibilitaría un tratamiento más sencillo al tener azúcares sencillos y almidón, lo que no ocurre con el cereal que requiere de tratamientos químicos más intensos y, por lo tanto, un mayor coste energético para la transformación en bioetanol.

Las posibilidades que tienen las manzanas como residuos, unido a la gran cantidad que se desechaban en la explotación agrícola llevó a los investigadores a plantear el proyecto de su aprovechamiento a través de la construcción de la planta transformadora, dotada de una caldera de biomasa que se alimentaría de los residuos de la poda de los árboles, estimada en unos 250.000 kilos, con lo que también se aprovecharían estos sobrantes.

El primer paso del proceso consistiría en la recogida de los residuos. Para las manzanas se plantea hacerlo a través de una aspiradora de frutos, mientras que para los restos de la poda resulta más conveniente el trabajo manual. 

La transformación se realizaría en varias etapas. Tras el lavado, corte y reducción del tamaño de la fruta las piezas se pasaría a la fase que permitiría la descomposición de la biomasa lignocelulósica, en que se emplearía un reactor de explosión a vapor con una capacidad de 800 litros.

Posteriormente, se pasaría a la fase de sacarificación y fermentación simultáneas que permitiría la conversión enzimática de la celulosa a azúcares fermentables y la fermentación en el mismo reactor, simultáneamente. Así se llegaría a la fase de la destilación, que permitiría separar el etanol del resto de las sustancias que componen la mezcla procedente de la destilación. 

Por último la fase de deshidratación en la que se obtendría el producto final que es un bioetanol con concentración suficiente para ser usado en motores de combustión interna. Se conoce como destilación azeotrópica y el solvente adicionado sería el ciclohexano. La mezcla de agua, etanol y ciclohexano va a dar lugar a un azeótropo ternario generando dos fases líquidas que permitirían la separación del etanol y del agua.

La producción anual estimada con el volumen de residuos de manzanas obtenido de la explotación agrícola se elevaría a 86 toneladas anuales, que se almacenarían en un tanque con una capacidad de 40.000 litros, instalaciones complementarias a la planta de transformación. 

El estudio también valora los datos económicos relacionados con la inversión y la recuperación de la misma gracias a la venta del bioetanol a terceros.

Los investigadores de la UVA de Soria han realizado una simulación para observar qué proceso de transformación en varios biocombustibles es más rentable energéticamente, es decir, el gasto de tonelada de subproducto en relación a la energía en forma de combustible. 

«Se ha observado que el bioetanol es el que ofrece los balances energéticos más favorables en comparación con el biogás o el butanol», explica Alfonso García. A su vez, señala que en España se está produciendo cada vez más bioetanol desde el encarecimiento del petróleo.

Hay que tener en cuenta que todos los biocarburantes contribuyen a la descarbonización marcada por la Unión Europea. En 2030 las emisiones de CO2 se han tenido que reducir al 55% y en 2055 se habrá tenido que conseguir la neutralidad en carbono.