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El esquema general del proceso se organiza en cuatro grandes fases, aunque la hidrólisis resulta opcional cuando trabajamos con azúcares libres:
El pretratamiento busca hacer accesible la biomasa a la fermentación. El método más común es mecánico: trituración, molienda o pulverización para reducir partículas y aumentar la superficie de contacto. Con almidón se aplica además una cocción que gelatiniza el grano, impregnándolo de agua hasta lograr una masa homogénea. La celulosa se trata con agentes ácidos que la solubilizan y la separan de la lignina, una sustancia que no fermenta. En granos, la licuefacción añade agua caliente, eleva la temperatura y activa enzimas que descomponen almidones complejos en glucosa.
La hidrólisis transforma los polímeros de glucosa en azúcares sencillos mediante dos vías. La hidrólisis enzimática usa enzimas de microorganismos y su rendimiento depende del pretratamiento previo y del sustrato. La hidrólisis química recurre a ácido clorhídrico, sulfúrico o bases fuertes; es más rápida, pero exige temperaturas muy superiores con mayor consumo energético y riesgos de corrosión.
Un caso particularmente interesante es la caña de azúcar. La molienda genera un jugo con un 13% de azúcares que se filtra y evapora hasta obtener meladura al 65%. Tras cristalización y centrifugación de mieles A y B, la melaza final contiene un 50% de azúcares fermentables: 33% sacarosa, 9% glucosa y 8% fructosa. La sacarosa no fermenta directamente, así que se invierte a pH 4,5 con la enzima hidrolasa de la levadura, dando lugar a la llamada miel invertida o High Test Molasses.
Cómo se fabrica el etanol: del campo al tanque de combustible
El etanol, conocido en química como alcohol etílico con fórmula C2H5OH, es un compuesto orgánico derivado del etano. Su historia se remonta más de cuarenta siglos como bebida embriagante, pero en los últimos doscientos años ha encontrado usos industriales, medicinales y, desde hace cuatro décadas, un papel fundamental como combustible automotor.
La fabricación industrial del etanol parte siempre de la biomasa, materiales orgánicos de fuentes renovables. No existe un único tipo de materia prima, sino tres grandes familias que comparten la misma lógica de conversión, aunque con variaciones operativas importantes:
- Materias azucaradas: mostos, jugos de frutas, remolacha, caña de azúcar, sorgo azucarado, algarroba y mandioca. Aquí los azúcares ya están disponibles para fermentar directamente.
- Materias amiláceas: cereales como maíz, cebada, malta, trigo, avena, centeno y arroz, además de tubérculos como la patata, el boniato y la pataca. Necesitan una transformación previa del almidón.
- Materias celulósicas: madera, bagazo de caña, paja de trigo, despojos de maíz, residuos del papel y pulpa de remolacha. La más compleja de procesar por su estructura lignocelulósica.
El esquema general del proceso se organiza en cuatro grandes fases, aunque la hidrólisis resulta opcional cuando trabajamos con azúcares libres:
| Fase | Objetivo principal | Aplicable a |
|---|---|---|
| Pretratamiento | Reducir la biomasa a tamaño fermentable | Todas las materias primas |
| Hidrólisis | Romper polímeros en azúcares simples | Amiláceas y celulósicas |
| Fermentación alcohólica | Convertir glucosa en etanol y CO₂ | Todas las materias primas |
| Separación y purificación | Obtener etanol destilado y anhidro | Todas las materias primas |
El pretratamiento busca hacer accesible la biomasa a la fermentación. El método más común es mecánico: trituración, molienda o pulverización para reducir partículas y aumentar la superficie de contacto. Con almidón se aplica además una cocción que gelatiniza el grano, impregnándolo de agua hasta lograr una masa homogénea. La celulosa se trata con agentes ácidos que la solubilizan y la separan de la lignina, una sustancia que no fermenta. En granos, la licuefacción añade agua caliente, eleva la temperatura y activa enzimas que descomponen almidones complejos en glucosa.
La hidrólisis transforma los polímeros de glucosa en azúcares sencillos mediante dos vías. La hidrólisis enzimática usa enzimas de microorganismos y su rendimiento depende del pretratamiento previo y del sustrato. La hidrólisis química recurre a ácido clorhídrico, sulfúrico o bases fuertes; es más rápida, pero exige temperaturas muy superiores con mayor consumo energético y riesgos de corrosión.
Un caso particularmente interesante es la caña de azúcar. La molienda genera un jugo con un 13% de azúcares que se filtra y evapora hasta obtener meladura al 65%. Tras cristalización y centrifugación de mieles A y B, la melaza final contiene un 50% de azúcares fermentables: 33% sacarosa, 9% glucosa y 8% fructosa. La sacarosa no fermenta directamente, así que se invierte a pH 4,5 con la enzima hidrolasa de la levadura, dando lugar a la llamada miel invertida o High Test Molasses.
“La levadura Saccharomyces cerevisiae convierte la glucosa en etanol mediante la enzima zimasa en condiciones anaeróbicas”
Dato clave