La Argentina, líder en biodiésel, tiene un problema de excedentes de glicerol. Un equipo del CONICET y la Universidad Nacional del Litoral encontró un método sustentable para transformar este producto secundario en alcohol alílico, una materia prima estratégica utilizada en plásticos y fármacos.
Agencia TSS – La Argentina es uno de los principales productores mundiales de biodiésel a base de aceite de soja. Este biocombustible se mezcla con el gasoil que usan autos, camiones y maquinaria agrícola, lo que reduce la dependencia del petróleo importado y disminuye las emisiones contaminantes. Pero esta industria clave, que busca ser una alternativa sostenible, genera un subproducto masivo. Por cada 10 kilogramos de combustible renovable, sobra aproximadamente un kilo de glicerol, más conocido como glicerina.
Según la Cámara Argentina de Energías Renovables (CADER), en los años de mayor producción, la industria llegó a generar más de 300.000 toneladas de glicerina cruda, un volumen suficiente para llenar más de 120 piletas olímpicas. La producción nacional se concentra principalmente en la provincia de Santa Fe, donde se acumulan enormes cantidades de glicerina cruda que no se aprovechan en su totalidad. “Se está produciendo mucho más glicerol del que se consume”, explica Nicolás Stiven Castellanos Buitrago, becario doctoral del CONICET-INCAPE (Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica, dependiente de la Universidad Nacional del Litoral).
Aunque la glicerina es valiosa y se usa en cremas, jabones o productos farmacéuticos por sus propiedades para retener agua, el volumen generado por la industria del biodiésel es tan grande que las aplicaciones tradicionales no dan abasto para absorber todo el excedente disponible. Este problema masivo es, sin embargo, una gran oportunidad. A diferencia de otras biomasas (como cereales o azúcares), la glicerina cruda no es comestible, eliminando el debate ético de competir con la seguridad alimentaria. Esta característica consolida al subproducto como una materia prima sostenible con enorme potencial.
El objetivo del equipo es, precisamente, convertir ese excedente en productos de mayor valor agregado. Castellanos Buitrago, un químico colombiano que llegó a la Argentina hace cuatro años, trabaja en transformar la glicerina en alcohol alílico, un compuesto versátil que sirve de base para polímeros, plásticos, medicamentos, perfumes y pesticidas especializados.
La propuesta encajaba con su formación en catálisis ambiental, ya que, según explica, “es fundamental abordar el desarrollo de procesos químicos más sostenibles que puedan reemplazar el uso de petroquímicos”. El proyecto está dirigido por Verónica Díez y Pablo Luggren, ambos investigadores del GICIC (Grupo de investigación en Ciencia e Ingeniería catalíticas) en CONICET-INCAPE. Castellanos Buitrago encontró la oportunidad de enfrentar uno de los dilemas concretos de la economía circular: convertir el sobrante de una industria verde en la materia prima de otra.
Pero, ¿cómo se logra esta transformación química en el laboratorio? Castellanos Buitrago lo compara con preparar un postre: “Cuando cocinamos, medimos el efecto de si el horno está más caliente o más frío, el tiempo de cocción, o la cantidad de ingredientes». En su área de trabajo, la situación es similar. El equipo ajusta parámetros como la temperatura, el tiempo de reacción y las proporciones exactas de los reactivos para encontrar la receta perfecta. El desafío principal es la selectividad: lograr que la reacción vaya directo del punto A al punto B, sin generar subproductos no deseados. “La clave es maximizar la cantidad del producto que queremos y minimizar lo que sobra. Para eso, usamos catalizadores”, explica el becario del CONICET.
Los catalizadores son la piedra angular de la industria química moderna. Son sustancias que, sin consumirse en el proceso, aceleran las reacciones. Un catalizador hace que una transformación que en la naturaleza llevaría años, en el laboratorio se realice en apenas unas horas. El equipo utiliza un método llamado catálisis heterogénea, donde los reactivos son líquidos y los catalizadores son polvos sólidos que se pueden filtrar y reutilizar fácilmente. Han probado diferentes combinaciones de elementos soportados en materiales comunes como alúmina o sílice.
Tras meses de experimentación, el catalizador que mejor resultado generó está basado en renio soportado en alúmina. El trabajo de investigación ahora se centra en entender molecularmente por qué funciona tan bien, estudiando sus propiedades físicas y químicas para, eventualmente, escalar la producción y hacerla viable a gran escala.
Ventaja estratégica y optimización económica
La ruta química propuesta por el equipo de investigación ofrece ventajas frente a los métodos tradicionales de la industria petroquímica, con una diferencia en la eficiencia y la fuente de origen. Actualmente, el alcohol alílico se produce a partir del óxido de propileno, un derivado directo del petróleo. Esta ruta es costosa en energía y genera subproductos contaminantes. Además, requiere un paso previo intensivo, donde catalizadores y altas temperaturas rompen grandes moléculas en bloques más pequeños. El proyecto del INCAPE evita toda esta cadena petroquímica, saltando directamente a una fuente de biomasa ya disponible.
La importancia de apuntar al alcohol alílico radica en su versatilidad como compuesto plataforma, un químico base. Es un intermediario utilizado globalmente para fabricar una amplia gama de productos, desde plásticos y poliésteres hasta precursores de ciertos fármacos. Al obtenerlo de la glicerina de biomasa y no de fuentes fósiles, el proyecto logra un doble beneficio: “Estamos encontrándole un uso a un subproducto que se desaprovecha y, al mismo tiempo, obtenemos un producto más sustentable”, afirma el investigador.
Esto genera también un menor costo energético, porque la ruta petroquímica implica altas temperaturas y múltiples etapas. De esta forma, la ruta basada en glicerol es más directa, usa una fuente renovable, reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y permite obtener un producto de alta pureza.
La conversión de glicerol a alcohol alílico ha sido estudiada por otros grupos de investigación empleando condiciones que hasta ahora no son competitivas frente al método tradicional. La contribución del equipo argentino apunta a hacer el proceso competitivo económicamente y aplicable a las condiciones reales de la industria. Para lograrlo, están optimizando los reactivos. También están trabajando en reducir el contenido de renio del catalizador: “El renio es un metal noble, muy costoso. Entre menos cantidad necesitemos, mejor desde el punto de vista económico”. Estas mejoras técnicas son fundamentales para lograr competir eventualmente con los métodos tradicionales.
Del laboratorio a la planta industrial
Si bien han logrado escalar el proceso dentro del laboratorio, pasando de volúmenes de 1 mililitro a 10 veces esa cantidad, dar el salto a una escala industrial es otro asunto: “Para evaluarlo a mayor escala habría que hacer un análisis de viabilidad técnica y económica», reconoce el investigador.
Trabajar con reacciones químicas a altas temperaturas y con compuestos que pueden ser corrosivos no ha sido un camino sencillo: “Prácticamente, empezamos de cero con este proceso en el grupo. Nunca se había trabajado con este tipo de reactor a altas temperaturas, entonces hubo que estandarizar todos los parámetros instrumentales”, detalla Castellanos Buitrago.
Desde el punto de vista químico, el principal obstáculo es la estabilidad del catalizador en el tiempo. La viabilidad económica depende de la reutilización: “A medida que se van usando, van perdiendo su actividad. El desafío es encontrar un catalizador que pueda reutilizarse varias veces para que su aplicación sea competitiva económicamente”, señala.
El salto del laboratorio a la industria también implica trabajar con impurezas reales. En el laboratorio se trabaja con reactivos de alta pureza, pero en la industria los compuestos vienen contaminados: “Una de nuestras tareas es evaluar glicerina directamente de la industria, tal como viene, con todas sus impurezas, para asegurarnos de que la solución funcione en el mundo real”, explica.
Hacia el futuro de la investigación
Más allá de estas optimizaciones, originalmente el proyecto contemplaba ir un paso más allá y convertir el alcohol alílico en ácido 3-hidroxipropiónico (3-HP), otro compuesto plataforma con aplicaciones en bioplásticos, productos biodegradables y solventes. Sin embargo, esta etapa presenta desafíos técnicos considerables: “La reacción de oxidación para obtener el 3-HP genera muchos subproductos. Algunos estudios han usado catalizadores de oro, pero pensar en oro resulta un costo inaccesible”, explica Castellanos Buitrago. Por ahora, el equipo ha decidido concentrarse en optimizar la primera etapa (la síntesis del alcohol alílico) que ya de por sí es un producto valioso y para el cual han obtenido resultados prometedores.
En cuanto al financiamiento, el investigador reconoce el trabajo del día a día: “No hay que desconocer que los recursos son más limitados por la situación del país y la reducción en la cantidad de proyectos. Sin embargo, quiero rescatar la gestión que han tenido mis directores en conseguir proyectos colaborativos con la provincia, el país y la universidad”.
La estrategia ha sido priorizar vínculos con otros grupos y hacer un uso eficiente de equipos a través de la cooperación: “Hace poco estuve en Brasil haciendo una pasantía en la Universidad Federal de Ceará. Fue financiada por el gobierno brasilero en el marco de un programa para generar intercambios entre los dos países”, relata.
Actualmente, el científico se encuentra en el cuarto año de su doctorado, habiendo logrado resultados sólidos en la optimización del alcohol alílico. El paso definitivo para que la Argentina logre escalar esta tecnología y convertir el glicerol en un insumo estratégico implicará continuar esta línea de investigación. Además, el enfoque inmediato del equipo está puesto en los estudios que asegurarán la viabilidad final del proceso: “Tenemos que completar estudios clave, como la caracterización detallada de los catalizadores y el estudio del mecanismo de reacción”, concluye el investigador.
