Bagazo de anacardo se utiliza para producir hidrógeno en Brasil
La producción de anacardos en Brasil fue de 146.603 toneladas en 2022, según datos publicados por el IBGE (Instituto de Geografía y Estadística). Ceará, el mayor productor, tiene abundantes desechos de fruta, resultado no sólo de la industria de las nueces sino también del jugo de anacardo. Es en este escenario que el bagazo de anacardo se convirtió en materia prima para la producción de hidrógeno.
El proyecto es desarrollado por investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la UFC (Universidad Federal de Ceará). Además de ser de bajo costo, según el grupo, el proceso no tiene precedentes y se realizó en colaboración con la Universidad de Nápoles, en Italia. A continuación puedes ver los detalles de la iniciativa en el artículo de Sérgio de Sousa de Agência UFC.
El gas hidrógeno se considera un combustible prometedor y de interés estratégico. Con un fuerte potencial económico, su quema genera hasta el doble de energía que la de los combustibles derivados del petróleo. Además, no emite gases contaminantes durante su combustión, como el dióxido de carbono (CO2), siendo por tanto una alternativa para controlar las emisiones de gases de efecto invernadero, que han acelerado el cambio climático.
Sin embargo, la producción y el almacenamiento de hidrógeno todavía requieren elevadas inversiones financieras. Actualmente, la principal forma de producir combustible es mediante electrólisis, un proceso químico no espontáneo que requiere una alta demanda de agua y energía. El nuevo método desarrollado por los investigadores pretende reducir el gasto energético y el consumo de agua mediante la producción biotecnológica de este gas mediante un proceso más sostenible.
Este tipo de producción consiste en la conversión microbiológica de agua y sustratos orgánicos en hidrógeno. Las ventajas de esta elección son el uso de materias primas renovables y el hecho de que el proceso se realiza a temperatura ambiente y presión atmosférica.
“La biomasa vegetal reduce los costos de producción al ser un subproducto de otra industria, en este caso, la industria del anacardo y del jugo de anacardo, al ser considerada una materia prima de bajo costo capaz de ser utilizada para producir diversos productos, entre ellos el biohidrógeno ( BioH2)”, explica María Valderez Ponte Rocha, profesora del Departamento de Ingeniería Química y una de las responsables de la investigación.
Los costes de almacenamiento del bagazo de anacardo se reducen tras el pretratamiento físico del material, ya que puede almacenarse en condiciones ambientales, lo que elimina la necesidad de energía.
“Además de reducir el costo de compra de materias primas más caras, tenemos el destino de residuos, poco o no aprovechados, valorizando la cadena productiva de la agroindustria del anacardo en el concepto de biorrefinería, con el desarrollo de procesos sustentables y con atractivo social. ”, añade el profesor Valderez Rocha.
El atractivo social al que se refiere el investigador es el de alentar a las pequeñas cooperativas a recolectar tallos de anacardo, generalmente desechados en las plantaciones, lo que genera más oportunidades laborales.
Investigación continua
La tecnología fue creada en el Grupo de Investigación y Desarrollo de Procesos Biotecnológicos, con sede en el Departamento de Ingeniería Química de la UFC. Desde hace 20 años, el grupo realiza estudios encaminados a aprovechar el bagazo de anacardo, desarrollando bioproductos como etanol, ácido láctico y xilitol (un edulcorante de alto valor comercial). Los hallazgos ya han sido publicados en revistas con un alto factor de impacto para la comunidad científica.
En 2017, el grupo comenzó a investigar la posibilidad de producir hidrógeno a partir de esta materia prima. Esto fue posible gracias a una colaboración con la Universidad de Nápoles, que ya estaba desarrollando trabajos de producción de hidrógeno y pilas de combustible, contando así con el equipamiento necesario para la actividad. La entonces estudiante de posdoctorado Jouciane Silva realizó los experimentos con bagazo de anacardo en la institución italiana y, al año siguiente, se publicó el primer artículo sobre el tema.
En 2022, después de ganar la Convocatoria de Energías Renovables de la Fundación Ceará de Apoyo al Desarrollo Científico y Tecnológico (FUNCAP), GPBIO adquirió equipos esenciales para continuar la investigación en el campo y, con ello, viene perfeccionando la ruta tecnológica creada, a partir de la búsqueda de mejores ingresos y productividad. En junio de este año, los investigadores presentaron la tecnología en el XI Congreso Mundial de Ingeniería Química, celebrado en Buenos Aires.
Producción de hidrógeno y biorrefinerías.
La producción de biohidrógeno a partir del bagazo de anacardo se realiza mediante el uso de bacterias. El bagazo de anacardo comprado a empresas asociadas (Jandaia y Empresa Brasileira de Bebidas e Alimentos S/A – EBBA) se lava, seca, tritura y almacena. Luego de esto se lleva a cabo un proceso llamado hidrólisis, en el cual las moléculas de las sustancias se descomponen en presencia de agua, obteniendo un medio rico en glucosa y xilosa (azúcares importantes para el crecimiento microbiano).
Este medio se utiliza en el proceso de fermentación, realizado en reactores que evalúan la influencia de la luz, la agitación, las fuentes de carbono y las especies de bacterias utilizadas. De este modo, se controla el volumen de nuevos gases producidos y su composición, ya que, además del hidrógeno, se pueden generar otros gases.
La posibilidad de obtener otros productos a partir del bagazo de anacardo permite a los investigadores estudiar la viabilidad de instalar biorrefinerías. Al igual que las refinerías de petróleo, que procesan este petróleo en la fabricación de diversos derivados, como gasolina, lubricantes, plásticos y asfalto, la biorrefinería utilizaría la misma materia prima, el bagazo de anacardo, para obtener numerosos productos.
“El uso del bagazo de anacardo para la producción de diferentes bioproductos, como el etanol, ya ha sido evaluado por GPBIO; xilitol; nanocelulosa; el ácido láctico, que vía enzima es capaz de generar un bioplástico; ácido polilactico; y también la obtención de lignina, que puede ser utilizada como soporte enzimático, entre otras aplicaciones”, explica el profesor Valderez Rocha, añadiendo que la ventaja de las biorrefinerías es la minimización de la generación de contaminantes y residuos.
El investigador añade que el grupo tiene previsto poner en marcha un proyecto de análisis técnico y económico de una biorrefinería para la obtención de combustibles (etanol e hidrógeno) a partir del bagazo de anacardo. “Su implementación pretende reducir costes, ya que a partir de ahí es posible aprovechar toda la materia prima aprovechando al máximo su composición”, garantiza.
Sin embargo, para que los planes se hagan realidad, GPBIO busca encontrar asociaciones privadas o financiación que fomenten la investigación. Para ello, el grupo ha participado activamente en la participación en exposiciones promovidas por la Federación de Industrias del Estado de Ceará, además de involucrarse en proyectos gubernamentales que estimulan sus objetivos y propósitos.
“Este ámbito promete valiosas contribuciones a la exploración de fuentes de energía renovables”, considera el profesor.
Por Agencia UFC
