Uno de los escenarios más sostenibles y eficientes para la bioenergía lo protagonizan las biorrefinerías, donde a partir de diferentes materias orgánicas se obtengan una alta gama de productos y servicios, no solo energéticos (electricidad, calor, biocombustibles), sino también otros vinculados a la alimentación, la cosmética, la biomedicina y los bioplásticos. De ahí que cualquier investigación que facilite y acelere este proceso resulte trascendental. Y aquí resalta una en la que participa el Instituto de Tecnología Química (CSIC/ Universitat Politécnica de València) para transformar los azúcares en energía mediante el empleo de catalizadores artificiales, como las zeolitas.
Los resultados de este trabajo se publican en el último número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) y explican el descubrimiento asociado a una etapa clave en la producción de biocombustibles a partir de la biomasa: la isomerización de glucosa a fructosa. Según los investigadores, “el proceso consiste en la transformación de un azúcar, como la glucosa, en otra molécula similar, como la fructosa, que presenta una reactividad mucho mayor”. En la actualidad, recuerdan, esta reacción de isomerización se lleva a cabo utilizando un catalizador biológico (enzima), pero recuerdan que “las enzimas presentan grandes problemas de operatividad (purificaciones previas, pH y temperaturas limitadas, desactivación de la enzima), que evitan o encarecen los procesos de obtención de químicos de alto valor añadido a partir de la biomasa”.
Ventajas: sin daños en el catalizador y procesos en condiciones extremas de temperaturas o acidez
Manuel Moliner, investigador del CSIC que ha participado en el trabajo, explica que “este procedimiento es muy interesante a nivel industrial, ya que nos permitiría acoplar otras reacciones consecutivas para la producción de productos químicos y combustibles derivados de la biomasa sin dañar el catalizador”. Desde el CSIC afirman que uno de los grandes desafíos actuales es ser capaces de aprender cómo actúan los sistemas biológicos y de diseñar catalizadores más eficientes y estables que mimeticen su comportamiento. Es lo que se ha conseguido: “diseñar un catalizador inorgánico con grupos funcionales que son capaces de mimetizar el comportamiento del catalizador biológico”.
“Lo que hemos conseguido ha sido inducir la isomerización de la glucosa en fructosa en un medio acuoso empleando como catalizador artificial una zeolita hidrófoba que contiene ácidos de Lewis. De este modo, podemos reproducir el proceso biológico en condiciones de temperatura o acidez más extremas”, añade Moliner. En la investigación, liderada por el Instituto Tecnológico de California, también participan científicos del Laboratorio Nacional Argonne (Chicago), la Universidad del Noroeste de Evanston (Chicago), la Universidad del Estado de Wayne en Detroit, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y el Centro para la Ciencia y la Tecnología Catalítica de Delaware.
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