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Academia Ciencia

Biocombustible a partir del CO2 capturado por microalgas

07/02/2024
Por: Andrea Carolina Vargas Malagón - Periodista

Después de más de 9 años de investigación, los miembros del grupo Procesos Químicos e Industriales —PQI—, adscrito a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia, en alianza con Cementos Argos, llevaron a cabo un proceso termoquímico con el que se obtiene biocrudo a partir de la biomasa generada por microalgas. Un desarrollo tecnológico al que se le otorgó patente en Estados Unidos. 

Las especies de microalgas usadas para la elaboración de biocrudo por licuefacción hidrotérmica alcanzan la captura de 300 toneladas de CO2 por hectárea al año.  Foto: Dirección de Comunicaciones UdeA / Alejandra Uribe F. 

Un 2050 libre de emisiones de carbono es el compromiso adquirido a nivel mundial, a través del Acuerdo de París, que tiene como fin mitigar los efectos del cambio climático. Un pacto que lleva a todos los actores involucrados a buscar alternativas que permitan la descarbonización de la atmósfera y generar el menor impacto negativo posible en la productividad. En otras palabras, el objetivo es descarbonizar la economía de manera sostenible.  

Es aquí donde la «Licuefacción hidrotérmica de microalgas con alta captura de CO2», el desarrollo tecnológico del grupo de investigación Procesos Químicos e Industriales —PQI— de la UdeA, con el acompañamiento de Cementos Argos, toma relevancia, al ser una alternativa económicamente viable que contribuye a mitigar la emisión de dióxido de carbono —CO2— de la industria cementera y abre las puertas a la obtención de biocombustibles que en un futuro podrían sustituir a los combustibles fósiles.

Esta invención, que recibió la patente Solvothermal Liquefaction Process from Biomass for Biocrude Production Usp2022/000022, finalizando 2023, a través de la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos —USPTO, por sus siglas en inglés—, permite «utilizar la biomasa generada por las microalgas que capturan el CO2, que emite el proceso de fabricación del cemento, para crear un biocrudo con características similares a las del petróleo y posteriormente usarlo en la producción de biocombustibles líquidos tipo diésel, gasolinas y jet fuel, este último, combustible de aviación», explicó David Ocampo, doctor en Ingeniería Ambiental, miembro del PQI y líder de la investigación.

La obtención de esta patente da cuenta de la madurez de la tecnología desarrollada por los investigadores de la UdeA y del avance significativo hacia su aplicación en la industria. «Este documento le otorga a la Universidad unos derechos patrimoniales sobre la tecnología y le permite dar una mejor valoración al momento de negociar de cara a una eventual comercialización», añadió Ocampo. 

Por su parte, Gabriel Jaime Vargas, líder de investigación y desarrollo de Cementos Argos, comentó que el trabajo realizado junto al PQI contribuye en el propósito de avanzar hacia la meta que trazó la compañía de entregar concreto carbono neutro al mercado para 2050. «La concesión de la patente en Estados Unidos es una muestra de que vamos por muy buen camino y es un gran estímulo para continuar con este importante desarrollo», puntualizó Vargas.

El Acuerdo de París es un tratado internacional firmado el 12 de diciembre de 2015 en el que, a la fecha, 194 países se comprometen a tomar medidas para limitar el calentamiento global por debajo de 2 °C en comparación con los niveles preindustriales, es decir, la temperatura global antes de la Revolución Industrial.

Capturar el dióxido de carbono como primer paso, y ¿luego qué?

De acuerdo con la Asociación Mundial de Cemento y Hormigón —GCCA, por sus siglas en inglés —, el cemento es la segunda sustancia más consumida por el ser humano después del agua, y, según cifras de la Agencia Internacional de la Energía —AIE—, la industria cementera es responsable de alrededor del 8 % de las emisiones mundiales de CO2, pues en la fabricación de este material es inevitable la producción de este gas incoloro e inodoro.  

«La reacción química para producir el cemento es una oxidación de carbonato de calcio, por lo que, sí o sí, se emite dióxido de carbono. La química del cemento no va a cambiar y por ello, las cementeras buscan otras alternativas que les permitan mitigar el impacto ambiental de su industria», afirmó Ocampo.

En el caso de Cementos Argos, el primer paso que dio la compañía hacia dicha reducción fue la alianza gestada con la Universidad Eafit, de la que resultó el desarrollo de una tecnología que usa microalgas para capturar el dióxido de carbono; sin embargo, estos organismos unicelulares, al tener el metabolismo similar al de cualquier planta, con el proceso de absorción de dióxido de carbono aumentan su tamaño, por lo que surgió un nuevo reto: ¿qué hacer con este material vegetal en crecimiento?

«Las microalgas capturan el dióxido de carbono que se obtiene de los gases residuales industriales derivados de la calcinación del cemento, liberan el oxígeno y crecen en tamaño, es decir, generan más microalgas». Gabriel Jaime Vargas, líder de investigación y desarrollo de Cementos Argos.

Allí es cuando Cementos Argos se interesa en la investigación que ya venía adelantando el PQI sobre la licuefacción hidrotérmica de biomasa, una vez que los miembros del grupo de investigación evaluaron las microalgas producidas por la cementera y encontraron en ellas el potencial para transformarlas en biocrudo. 

«La fabricación de este elemento cobra aún más relevancia al tener propiedades que le permiten utilizar la infraestructura actual de refinación del petróleo en función de obtener los combustibles finales», expresó Ocampo.

¿Cómo se obtiene el biocrudo?

Una tonelada de CO2 equivale a 2.4 barriles de combustible renovable. Foto cortesía: David Ocampo

El petróleo, como se conoce hoy día, es producto de un proceso que tardó varios millones de años en los que el material vegetal y la materia orgánica se fueron enterrando y con el paso del tiempo formaron el crudo. Según Ocampo, la licuefacción hidrotérmica lo que hace es imitar ese fenómeno. «Se trata de un proceso termoquímico que somete a altas temperaturas y presión a las microalgas transformándolas en un biocrudo, en cuestión de minutos, y que luego puede convertirse en algún combustible final», explicó el investigador.

Si bien el desarrollo tecnológico se llevó a cabo pensando en el aprovechamiento de las microalgas, el líder de la investigación aseguró que esta es una tecnología que podría adaptarse al uso de otros residuos orgánicos. «La licuefacción hidrotérmica también podría aplicarse para el aprovechamiento de residuos agroindustriales, como los obtenidos por la producción de café, residuos del banano o material de follaje», indicó Ocampo. 

De sistema piloto a planta precomercial

Tras desarrollar la tecnología y comprobar su funcionamiento con un sistema piloto de licuefacción hidrotérmica, ahora el enfoque se encuentra en el escalamiento del proyecto con la construcción de una planta precomercial de licuefacción hidrotérmica en una de las plantas de cemento de Cementos Argos, ubicada en Cartagena, donde ya se cuenta con sistemas para la producción de microalgas que luego serán transformadas para producir el biocrudo a partir de las emisiones reales de la industria cementera. 

«El propósito es obtener el biocrudo en entorno real, para que luego sea incorporado en procesos de coprocesamiento con crudo convencional por Ecopetrol, en las instalaciones del Instituto Colombiano del Petróleo, esto enmarcado en el desarrollo del programa de investigación Biofactoría Precomercial para la Obtención de Bioproductos de Microalgas a partir de la valorización del CO2 de fuentes industriales, financiado por Minciencias», explicó el investigador. 

Con la participación de Ecopetrol y Minciencias se completa la tríada Universidad-Empresa-Estado, en un proyecto que abre las puertas a un modelo de negocio sostenible que da cuenta de que es posible impulsar el desarrollo económico libre de carbono por el cuidado del planeta.  

«Cementos Argos necesita capturar el CO2, Ecopetrol es quien le dará el uso final al biocrudo producido y la UdeA se encargará de la transferencia de tecnología y conocimiento para que todo sea posible», concluyó Ocampo.

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