¿La revolución de la fermentación?
La basura se convierte en tesoro: los biorresiduos producen acetona e isopropanol de gran valor
En un importante avance hacia la fermentación industrial sostenible, un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft), en los Países Bajos, ha dado a conocer avances pioneros en la purificación de isopropanol y acetona a partir de la fermentación de gases residuales. El estudio, publicado en la revista Journal of Chemical Technology and Biotechnology de SCI, introduce procesos novedosos que prometen elevar la eficiencia y la viabilidad de la producción a gran escala.
El isopropanol y la acetona tienen un mercado mundial combinado de 10.000 millones de dólares. Ambos productos químicos son importantes disolventes industriales y el isopropanol también tiene importantes aplicaciones como ingrediente farmacéutico debido a su baja toxicidad. La producción convencional se basa en métodos fósiles dependientes del carbono, cada vez menos favorables a medida que entran en vigor normativas medioambientales más estrictas.
Darle la vuelta a la producción convencional
Un proceso de fabricación prometedor y más sostenible consiste en reciclar gases residuales industriales y syngas (una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno que puede producirse a partir de biorresiduos) mediante bacterias artificiales. En concreto, LanzaTech, una empresa de biotecnología estadounidense que no está relacionada con la investigación de TU Delft, está probando este método de fermentación de gas de síntesis para producir isopropanol y acetona.
Un posible obstáculo para la ampliación de esta tecnología se encuentra en la fase de purificación del producto; las limitaciones del método de fermentación hacen que las concentraciones de producto sean bajas, lo que da lugar a un caldo de fermentación muy diluido.
Anton A. Kiss, catedrático de Ingeniería Química y Biotecnología de la Universidad Técnica de Delft y autor correspondiente del estudio, explica: "El reto consiste en eliminar una gran cantidad de agua por kilogramo de producto sin un elevado coste energético. En nuestra investigación se abordó esta cuestión determinando las condiciones de funcionamiento óptimas que permitieran una recuperación significativa del calor del proceso".
Procesos posteriores de alta eficacia
El equipo se centró en dos opciones para la recuperación inicial de isopropanol y acetona: la destilación al vacío y la destilación de paso. La destilación al vacío se investigó por ser un método clásico que puede utilizarse para recuperar productos de fermentación volátiles, mientras que la destilación pass-through es un método de separación novedoso que nunca se ha aplicado a mezclas complejas", explicó Kiss. Señaló que el método de destilación pasante no requiere el uso de una costosa refrigeración, necesaria para la destilación al vacío.
Gracias al exitoso diseño de procesos a escala industrial, se obtuvieron isopropanol y acetona de gran pureza con recuperaciones superiores al 99,2%. La investigación reveló que todos los procesos propuestos son muy competitivos en cuanto a costes e impacto ambiental. A la hora de considerar la integración de estos procesos en plantas industriales, Kiss afirmó: "Debido a las posibles diferencias en la disponibilidad de servicios de electricidad y calefacción, el diseño óptimo del proceso debe elegirse en función de la ubicación exacta de la planta".
Abrir camino a la fermentación industrial sostenible
Los novedosos procesos de recuperación de isopropanol y acetona presentados en esta investigación suponen un importante paso adelante en la fermentación industrial sostenible. El equipo está centrando ahora su atención en la purificación de otros productos químicos de alto valor. Kiss explicó: "Estamos diseñando procesos de recuperación de diversas sustancias químicas volátiles a partir del caldo de fermentación, para encontrar reglas generales de diseño. Estamos trabajando en colaboraciones en las que podamos transferir nuestros conocimientos a empresas que puedan aplicar estos diseños en la industria".
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