REVISTA DE DIVULGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA DE LA UNIVERSIDAD VERACRUZANA
Enero•Abril de 2013
Editorial
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Contenido
 

Plantas oleaginosas: fuente de biocombustibles y biolubricantes

Esmeralda Sánchez Pavón, María Elizabeth Márquez López,

Marisol Castillo Morales y Teresa Hernández Quiroz

Las plantas oleaginosas son muy valiosas para el ser humano, ya que sus frutos y semillas contienen un alto porcentaje de ácidos grasos o aceites comestibles, indispensables para la nutrición del hombre; proteínas de alta calidad con las que se fabrican pastas que se utilizan en la alimentación animal y aceites que se aprovechan como una alternativa energética.

Para la extracción del aceite de las semillas oleaginosas existen dos sistemas: uno mecánico y el otro químico, aunque generalmente se usa alguna combinación de ambos.

En los dos sistemas las semillas deben ser previamente limpiadas, descascarilladas, troceadas y molidas. En el método mecánico, las semillas y frutos oleaginosos se someten a un proceso de prensado, y se somete al aceite extraído a otro proceso de refinamiento. El método químico utiliza disolventes químicos, lo que resulta más rápido y barato, además de tener un mejor rendimiento.

Biocombustibles

Se entiende por biocombustible aquellos combustibles que se obtienen de la biomasa, es decir, de la materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, y que se utilizan como fuente de energía. A diferencia de los combustibles fósiles como el petróleo, son una fuente de energía renovable.

Para obtener biocombustibles se pueden utilizar ciertas especies de uso agrícola, tales como el maíz o la yuca, ricas en carbohidratos, y aquí mismo es que debemos mencionar a plantas oleaginosas como la soja, el girasol y la palma. También se pueden emplear especies forestales como el eucalipto y los pinos.

Es bien sabido que el aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía ofrece beneficios ambientales como reducir el cambio climático y el efecto invernadero, disminuir la lluvia ácida, prevenir la erosión de los suelos y la contaminación de las fuentes de agua, enriquecer el hábitat de la vida silvestre y mantener la salud humana y la estabilidad de los ecosistemas.

Biolubricantes

El término biolubricante engloba a los aceites y grasas lubricantes, aceites para motores de dos tiempos, fluidos hidráulicos y aceites para cadenas, todos los cuales no son tóxicos para la vida humana o la vida acuática y pueden degradarse mediante la acción de microorganismos en un periodo de tiempo relativamente breve.

Los primeros lubricantes fueron los aceites vegetales y las grasas animales. Sin embargo, desde finales del siglo XIX casi todos los lubricantes se han derivado del petróleo, siendo productos que pueden destilarse y condensarse sin descomponerse.

Los aceites vegetales se utilizan ampliamente en la producción de biolubricantes con excelentes propiedades biodegradables, a diferencia de los aceites minerales; tienen también diferentes características debido a la estructura química que poseen, tienen un mejor índice de viscosidad, una mayor capacidad de lubricación, mejores propiedades anticorrosivas y un alto punto de inflamación (arriba de 300°C), por lo que se clasifican como líquidos inflamables. Por otro lado, los aceites vegetales muestran una menor estabilidad a la oxidación y puntos de fusión más altos, lo que les permite ampliar la vida útil del lubricante y operar de manera más eficiente.

Su empleo está especialmente justificado en la lubricación de sistemas en los que se produzca una pérdida total del lubricante, así como en sistemas hidráulicos de maquinaria que trabaje en áreas medioambientalmente sensibles, como un entorno marino y la proximidad de ríos y lagos.

Biocombustibles y biolubricantes de primera y segunda generación

Frecuentemente leemos que los biocombustibles y biolubricantes se obtienen de semillas oleaginosas de primera y de segunda generación. Repasemos estos aspectos que tanta actualidad tienen y que a veces no nos quedan claros.

De primera generación

Se ha dicho que los biocombustibles de primera generación son típicamente los producidos de biomasa comestible. Algunos ejemplos de materias primas utilizadas para producir biodiesel son el aceite de soja (casi la totalidad de la producción de Argentina), el aceite de colza (usado en la Unión Europea) y el aceite de palma (usado en Colombia y Malasia).

Otras materias primas empleadas en la producción de etanol son la caña de azúcar (siendo Brasil el mayor exponente), el maíz (como en Estados Unidos y México) o la remolacha (usada en algunos países de Europa). Por ejemplo, las semillas de girasol de plantas de la especie Helianthus annuus L. producen un tipo especial de aceite con características tales que le confieren una termoestabilidad excepcional, por lo que es idóneo en los procesos domésticos e industriales que requieren elevadas temperaturas, tanto en el sector alimentario (frituras) como en el sector industrial (biocombustibles, biolubricantes).

También se consideran de primera generación las grasas animales y los aceites vegetales reciclados, que son muy deseables dado su gran aporte para reducir los gases de efecto invernadero.

De segunda generación

Los biocombustibles de segunda generación son los producidos a partir de la biomasa no comestible. El uso de tales biocombustibles es tema de debate, aunque en nuestro país la producción aún es incipiente, pero se observa una clara tendencia al crecimiento. Por ejemplo, en el estado de Chiapas se puso en marcha la primera flotilla de vehículos de servicio de transporte público que emplea biocombustible, el cual se obtiene principalmente a partir de plantas de jatropa o piñón.

Actualmente, Brasil, Honduras, Perú y Costa Rica encabezan este mercado en América Latina. Sin embargo, México ha comenzado a participar usando biocombustibles en vuelos experimentales de aviones e introduciendo flotillas de autos ecológicos. Cabe señalar que los principales contribuyentes nacionales en este panorama son Chiapas, Michoacán, Veracruz, Yucatán, Sonora y Tabasco, entidades que hacen considerables esfuerzos en la investigación y en programas gubernamentales para el fomento y desarrollo en el campo de plantaciones de jatropa.

Esta planta se adapta de forma excelente a diferentes ambientes y características climatológicas, de modo que es un cultivo de fácil desarrollo. Además, es posible producirla bajo condiciones de temporal y aprovechar su potencial con tecnologías de fertigación, término que se usa para describir el proceso por el cual los fertilizantes se aplican junto con el agua de riego.

Adicionalmente, la jatropa no solo sirve para producir aceites para biocombustibles, sino también subproductos como la glicerina y la pasta proteica de piñón, que puede ser una opción para el complemento de la alimentación del ganado vacuno.

Otra planta oleaginosa usada para la obtención de biocombustible es la higuerilla.

El principal producto de esta es el aceite de ricino, que es una importante materia prima para la industria química, pues se utiliza en la composición de numerosos productos, tales como pinturas, barnices, cosméticos, plásticos, biolubricantes y combustibles de aviones y otros.

El cultivo de la higuerilla se ha extendido en todo el mundo y su aceite tiene un amplio mercado por los múltiples usos y las diversas industrias que fomenta. El creciente desarrollo de la aviación y el constante empleo de motores de alta revolución hacen que este aceite tenga una gran demanda como lubricante por su gran densidad, pues conserva su viscosidad a diferentes temperaturas y se congela a los 10°C bajo cero.

Los principales consumidores del aceite de higuerilla son los países desarrollados, que destinan este producto a la industria química. De allí que se le dé el nombre de “ricinoquímica” a la rama de la cual es materia prima.

Cabe mencionar lo que ya se ha dicho en los debates respecto a la producción de biocombustibles, pues forma parte de una estrategia competitiva dentro del mercado agrícola internacional. Por décadas, el mercado global agrícola se ha caracterizado por el aumento creciente en los niveles de producción y productividad, una débil demanda y una baja significativa en los precios agrícolas y de alimentos. Afirman las doctoras González y Castañeda:

El aumento en el precio de los alimentos que se experimentó desde el año 2006, en especial del maíz, tiene que ver con la demanda de productos agrícolas para la producción de bioetanol. El desarrollo actual de la producción de bioenergéticos puede afectar el suministro de alimentos agrícolas en México. El Senado de la República Mexicana aprobó el 27 de abril de 2007 promover el uso y producción de etanol y otros biocombustibles derivados del maíz y el azúcar, a pesar de las críticas de académicos y de organizaciones no gubernamentales. México es el centro de origen del maíz y este grano es base de la alimentación del mexicano. De acuerdo con la Ley y Promoción de los Bioenergéticos, el objetivo es producir biocombustibles reemplazando a los combustibles fósiles, en concordancia con el compromiso con el Protocolo de Kioto.

Por lo anterior, dichas autoras han propuesto excluir de dicha ley los productos agrícolas que forman parte de la alimentación del consumidor mexicano.

 

El llamado que hace el Protocolo de Kioto es a comprometerse en la disminución de emisión de gases de efecto invernadero, justificando, en primera instancia, la producción de biocombustibles, que para algunos expertos en la materia prometen condiciones de sustentabilidad que no cumplen los combustibles fósiles.

Es claro que el daño al ambiente que ha ocasionado el uso de combustibles fósiles es uno de los criterios que lleva a plantear en los foros internacionales la premura para desarrollar tecnologías alternativas.

El conflicto inherente en cuanto a los biocombustibles de primera generación es justamente que su materia prima es también alimento, y que su utilización en alguna medida afecta el precio de este. Según la teoría, al competir en dos mercados (como alimento y como energía) estas materias primas tienen un valor comercial mayor al de la biomasa no comestible, lo cual tendería a incrementar su precio. Además, la biomasa comestible requiere normalmente de suelos ricos en nutrientes y con abundancia de agua. Contrariamente, los biocombustibles de segunda generación crecen típicamente en suelos marginales, ofreciendo una alternativa económicamente viable y respetuosa con el medio ambiente. Aunque existe una gran variedad de cultivos que se pueden utilizar para la producción de biocombustibles, solo algunos cumplen con la especificación de no ser cultivos de consumo humano, como la palma africana, la higuerilla y el piñón o jatropa.

Debido a la controversia del empleo de semillas oleaginosas comestibles en la preparación de biocombustibles y biolubricantes, se siguen investigando las semillas oleaginosas de segunda generación que son endémicas del país.

Para el lector interesado:

  • García C., A. (2010). Diseño, selección y producción de nuevos biolubricantes. Tesis Doctoral. Barcelona: Institut Químic de Sarrià.
  • González M., A. y Castañeda Z., Y. (2008). Biocombustibles, biotecnología y alimentos. Impactos sociales para México Argumentos, 21(57).
  • Gutiérrez F., A. (2011). Evaluación tribológica de nuevos materiales que reduzcan el desgaste en piezas mecánicas y la contaminación ambiental. Tesis de Maestría. Veracruz: Universidad Veracruzana.
  • http://www.oleaginosas.org/cat_57. shtml#40 http://eleconomista. com.mx/columnas/agronegocios/ 2010/11/24/ oportunidad-jatropa