Bioetanol, biodiésel y biogás: materias primas, procesos de producción y aplicaciones
Palabras clave:
bioetanol, biodiésel, biogás, biomasaResumen
Para satisfacer los requerimientos energéticos de las actividades humanas y diferentes industrias se usan cantidades grandes de combustibles fósiles, esto causa problemas ambientales graves. Por lo anterior, se han buscado combustibles alternativos para ser mezclados con combustibles convencionales; así, las mezclas pueden ser amigables con el ambiente, ayudar a la descarbonización de las industrias y a la transición energética. Las opciones como combustibles amigables con el ambiente son los biocombustibles líquidos (como el bioetanol y biodiésel) y gaseosos (biogás), los cuales son producidos a partir de biomasa. De acuerdo con la materia prima utilizada para su producción, estos combustibles se clasifican en biocombustibles de primera, segunda y tercera generación. Los primeros son producidos a partir de cultivos alimentarios como el maíz, caña de azúcar y trigo. Los biocombustibles de segunda generación utilizan desechos agroindustriales, residuos animales y biomasa de cultivos energéticos como materia prima, mientras que los de tercera generación se producen a partir de algas y microalgas. El bioetanol se mezcla con gasolinas en diferentes porcentajes para usar el producto como combustible en vehículos ligeros y de transporte mientras que el biodiésel no necesita ser mezclado para ser utilizado en vehículos pesados. Por otro lado, el biogás puede sustituir al gas natural en aplicaciones domésticas o industriales. Además, el bioetanol y el biogás pueden ser utilizados como materia prima en otras industrias.
Referencias
Babadi, A. A., Rahmati, S., Fakhlaei, R., Barati, B., Wang, S., Doherty, W., & Ostrikov, K. (2022). Emerging technologies for biodiesel production: Processes, challenges, and opportunities. Biomass and Bioenergy. 163: 106521. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2022.106521
Boro, M., Verma, A. K., Chettri, D., Yata, V. K., & Verma, A. K. (2022). Strategies involved in biofuel production from agro-based lignocellulose biomass. Environmental Technology & Innovation. 28: 102679. https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102679
Debnath, C., Bandyopadhyay, T. K., Bhunia, B., Mishra, U., Narayanasamy, S., & Muthuraj, M. (2021). Microalgae: Sustainable resource of carbohydrates in third- generation biofuel production. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 150: 111464.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111464
Del Río, P. G., Domínguez, E., Domínguez, V. D., Romaní, A., Domingues, L., & Garrote, G. (2019). Third generation bioethanol from invasive macroalgae Sargassum muticum using autohydrolysis pretreatment as first step of a biorefinery. Renewable Energy. 141: 728-735.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.03.083
Dimian, A. C., Bildea, C. S., & Kiss, A. A. (2019). 9 – Biodiesel. In A.C. Dimian, C. Bildea & A.A. Kiss (Ed.), Applications in Design and Simulation of Sustainable Chemical Processes. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-444- 63876-2.00009-7. Fecha de consulta: 16 de junio de 2022.
Felca, A. T. A., Barros, R. M., Tiago Filho, G. L., dos Santos, I. F. S., & Ribeiro, E.
M. (2018). Analysis of biogas produced by the anaerobic digestion of sludge generated at wastewater treatment plants in the South of Minas Gerais, Brazil as a potential energy source. Sustainable Cities and Society. 41: 139-153. https://doi.org/10.1016/j.scs.2018.04.035
Gandam, P. K., Chinta, M. L., Pabbathi, N. P. P., Baadhe, R. R., Sharma, M., Thakur,
V. K., Sharma, G. D., Ranjitha, J., & Gupta, V. K. (2022). Second-generation bioethanol production from corncob – A comprehensive review on pretreatment and bioconversion strategies, including techno-economic and lifecycle perspective. Industrial Crops and Products. 186: 115245. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115245
Ghosh, P., Shah, G., Sahota, S., Singh, L., & Vijay, V. K. (2020). Chapter 7 - Biogas production from waste: technical overview, progress, and challenges. In L. Singh, A. Yousuf & D. Madhab Mahapatra (Ed.), Bioreactors. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821264-6.00007-3. Fecha de consulta: 18 de mayo de 2022.
IEA, International Energy Agency (2022). Data and statistics. [En línea]. Disponible en: https://www.iea.org. Fecha de consulta: 7 de abril de 2022.
Ilham, Z. (2022). Chapter 3 - Biomass classification and characterization for conversion to biofuels, In S. Yusup, & N. Adilla Rashidi (Ed.), Value-Chain of Biofuels. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-824388- 6.00014-2. Fecha de consulta: 2 de julio de 2022.
Kapoor, R., Ghosh, P., Tyagi, B., Vijay, V. K., Vijay, V., Thakur, I. S., Kamyab, H., Nguyen, D. D., & Kumar, A. (2020). Advances in biogas valorization and utilization systems: A comprehensive review. Journal of Cleaner Production. 273: 123052. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123052
Kazemi Shariat Panahi, H., Dehhaghi, M., Kinder, J. E., & Ezeji, T. C. (2019). A review on green liquid fuels for the transportation sector: a prospect of microbial solutions to climate change. Biofuel Research Journal. 6: 995-1024.
doi: 10.18331/BRJ2019.6.3.2
Leong, W., Lim, J., Lam, M., Uemura, Y., & Ho, Y. (2018). Third generation biofuels: A nutritional perspective in enhancing microbial lipid production. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 91: 950-961. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.066
Melendez, J. R., Mátyás, B., Hena, S., Lowy, D. A., & El Salous, A. (2022). Perspectives in the production of bioethanol: A review of sustainable methods, technologies, and bioprocesses. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 160, 112260.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112260
Mitra, S., Ghose, A., Gujre, N., Senthilkumar, S., Borah, P., Paul, A., & Rangan, L. (2021). A review on environmental and socioeconomic perspectives of three promising biofuel plants Jatropha curcas, Pongamia pinnata and Mesua ferrea. Biomass and Bioenergy. 151, 106173. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2021.106173
Naik, S., Goud, V. V., Rout, P. K., & Dalai, A. K. (2010). Production of first and second generation biofuels: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 14(2): 578-597. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.003
Nguyen, D., Nitayavardhana, S., Sawatdeenarunat, C., Surendra, K., & Khanal, S.
K. (2019). Chapter 31 - Biogas Production by Anaerobic Digestion: Status and Perspectives. In A. Pandey, C. Larroche, D. Claude-Gilles, E. Gnansounou, S. Kumar Khanal & S. Ricke (Ed.), Biomass, Biofuels, Biochemicals, Biofuels: Alternative Feedstocks and Conversion Processes for the Production of Liquid and Gaseous Biofuels. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-12- 816856-1.00031-2. Fecha de consulta: 26 de mayo de 2022.
ONU, Organización de las Naciones Unidas (2022). COP26: Juntos por el planeta. [En línea]. Disponible en: https://www.un.org/es/climatechange/cop26. Fecha de consulta: 3 de marzo de 2022.
Özçimen, D., Koçer, A. T., İnan, B., & Özer, T. (2020). Chapter 14 -Bioethanol production from microalgae. In E. Jacob-Lopes, M. Manzoni Maroneze, M.I. Queiroz,
L. & Queiroz Zepka (Ed.), Handbook of Microalgae-Based Processes and Products. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818536-0.00014-2. Fecha de consulta: 18 de junio de 2022.
Paravantis, J. A. (2022). 38 - Socioeconomic aspects of third-generation biofuels. In
E. Jacob-Lopes, L. Queiroz Zepka, I. Aguiar Severo, & M. Manzoni Maroneze (Ed.), 3rd Generation Biofuels. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0- 323-90971-6.00046-2. Fecha de consulta: 15 de mayo de 2022.
Popescu, C. & Jurcoane, S. (2015). Evaluation of biogas potential of some organic substrates from agriculture and food industry and co-digestion in large scale biogas plant, in Romanian Biotechnological Letters. [En línea]. Disponible en: http://www.rombio.eu/rbl4vol20/11.pdf. Fecha de consulta: 4 de mayo de 2022.
Pruszko, R. (2020). Chapter 23 - Biodiesel production. In A. Dahiya (Ed.), Bioenergy. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815497-7.00023-3. Fecha de consulta: 28 de mayo de 2022.
Ravanal, M. C., Camus, C., Buschmann, A. H., Gimpel, J., Olivera-Nappa, Á., Salazar, O., & Lienqueo, M. E. (2019). Chapter 4 - Production of Bioethanol From Brown Algae, In M. Hosseini (Ed.), Advances in Feedstock Conversion Technologies for Alternative Fuels and Bioproducts. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817937-6.00004-7. Fecha de consulta: 28 de junio de 2022.
Sun, Q., Li, H., Yan, J., Liu, L., Yu, Z., & Yu, X. (2015). Selection of appropriate biogas upgrading technology-a review of biogas cleaning, upgrading and utilisation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 51: 521-532. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.06.029
U.S. Department of Energy (2022). Alternative Fuels Data Center, en Energy Efficiency & Renewable Energy (2022). [En línea]. Disponible en: https://afdc.energy.gov/fuels/ethanol_fuel_basics.html. Fecha de consulta: 13 de junio de 2022.
Wang, X., Jiang, D., & Lang, X. (2017). Future extreme climate changes linked to global warming intensity. Science Bulletin. 62(24): 1673-1680. https://doi.org/10.1016/j.scib.2017.11.004
Ward, V. C. (2020). Chapter 7 – Biofuels. In A. Gomes Rodrigues (Ed.), New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering. [En línea]. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64301-8.00007-X. Fecha de consulta: 4 de mayo de 2022.
Yong, Z., Dong, Y., Zhang, X., & Tan, T. (2015). Anaerobic co-digestion of food waste and straw for biogas production. Renewable Energy. 78, 527-530. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.01.033
Yuan, Z., & Gerbens-Leenes, P. (2021). Biogas feedstock potentials and related water footprints from residues in China and the European Union. Science of The Total Environment. 793, 148340.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148340
Zhao, Q., Yu, P., Mahendran, R., Huang, W., Gao, Y., Yang, Z., Ye, T., Wen, B., Wu, Y., Li, S., & Guo, Y. (2022). Global climate change and human health: Pathways and possible solutions. Eco-Environment & Health. 1(2): 53-62. https://doi.org/10.1016/j.eehl.2022.04.004
