En un mundo donde el crecimiento de la población se presenta de manera exponencial, surge la necesidad de maximizar y optimizar el uso de recursos, por lo que la búsqueda de fuentes de energía sostenibles y procesos químicos eficientes es una prioridad. El glicerol crudo se presenta como un recurso valioso que merece una atención renovada. Este compuesto es un subproducto de la producción de biodiésel y otros procesos industriales. Históricamente, el glicerol crudo se ha considerado un desecho debido a la gran cantidad de impurezas en su composición, pero hoy en día se está explorando su potencial uso como materia prima para diversas aplicaciones, incluida su valorización mediante reacciones de electrooxidación[1].
¿Qué es el glicerol crudo y cómo se produce?
El glicerol crudo es un subproducto de los procesos de transesterificación de grasas y aceites empleados en la producción de biodiésel. Este compuesto se presenta en forma líquida a temperatura ambiente y es conocido por su carácter viscoso y de poco valor agregado. Este subproducto corresponde al 10 % de la producción total de biodiésel, y sus constituyentes principalmente son el glicerol, metanol, cenizas, jabón, sales y otras impurezas. Su producción masiva ha llevado a un excedente en el mercado, generando un problema de contaminación ambiental, por lo que es necesaria la búsqueda de alternativas para su aprovechamiento[2].
Desafíos del exceso de glicerol crudo
El exceso de glicerol crudo genera múltiples desafíos ambientales y económicos. La acumulación de este subproducto puede involucrar la contaminación del agua y suelos, mientras que su disposición inadecuada contribuye a la problemática de los residuos. Además, la sobreoferta de glicerol crudo ha impactado negativamente en su valor de mercado, generando la urgencia de encontrar soluciones innovadoras y eficientes para su aprovechamiento.
Electrooxidación: transformando el glicerol crudo en energía
La electrooxidación de alcoholes es un proceso electroquímico que implica el aprovechamiento de la energía química de una reacción para la obtención de energía eléctrica. Este proceso puede tener lugar en dispositivos como las celdas electroquímicas o celdas de combustible, en los cuales el glicerol crudo se convierte en una fuente de electrones, generando electricidad y potencialmente se pueden obtener subproductos químicos de valor agregado.
Beneficios de la electrooxidación del glicerol crudo
1. Producción de energía sostenible: La electrooxidación del glicerol crudo puede generar electricidad de manera sostenible. Al aprovechar este subproducto, se reduce la dependencia de fuentes de energía convencionales y se contribuye a la transición hacia un sistema más limpio y renovable.
2. Obtención de productos químicos valiosos: Además de la generación de energía, la electrooxidación del glicerol crudo puede dar lugar a la síntesis de productos químicos útiles, como dihidroxiacetona, ácido glicérico, ácido tartrónico, entre otros[3].
3. Reducción de residuos y contaminación ambiental: Al utilizar el glicerol crudo como materia prima en procesos de electrooxidación, se reduce la cantidad de residuos generados por su disposición inadecuada.
Desafíos y futuro de la electrooxidación del glicerol crudo
Si bien la electrooxidación del glicerol crudo presenta múltiples beneficios, enfrenta desafíos técnicos y económicos. La eficiencia del proceso depende en gran medida de la selectividad, la optimización y los costos de los catalizadores empleados en este tipo de tecnologías, por lo que son áreas que requieren investigación continua[4] [5].
En este sentido, los nanomateriales han emergido como una herramienta eficaz en una amplia gama de aplicaciones, incluida la electrooxidación del glicerol crudo. Su importancia radica en sus propiedades únicas, confiriendo ventajas sobre los materiales convencionales. La alta relación área-volumen de los nanomateriales deriva en una mayor disponibilidad de sitios activos, y por lo tanto mejora sus propiedades catalíticas, lo que permite la conversión selectiva de alcoholes con un menor consumo energético y una mayor economía de recursos.
El futuro de la electrooxidación del glicerol crudo depende de la colaboración entre academia, industria y gobierno; la inversión en investigación y desarrollo, así como de la implementación de políticas que promuevan la adopción e implementación de tecnologías sostenibles.
Conclusión
El glicerol crudo representa una oportunidad para la valorización de subproductos industriales a través procesos electroquímicos. Este enfoque no sólo promueve la reducción en la dependencia de los combustibles fósiles e impulsa la sostenibilidad ambiental, sino que también genera vías alternas para la obtención de productos químicos y energía renovable. Con una investigación continua y desarrollo tecnológico, el aprovechamiento del glicerol crudo podría convertirse en una parte integral de una economía más circular y sostenible.
En el Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada de la UNAM, los investigadores Dr. Rodrigo A. Esparza Muñoz y Dr. Fabián Mares Briones actualmente desarrollan nuevos nanomateriales en el laboratorio de electroquímica y materiales nanoestructurados (LEMaN) para el aprovechamiento del glicerol crudo por medio de su electrooxidación.
Nota: Las imágenes presentadas en esta nota fueron creadas mediante inteligencia artificial Copilot usa IA GPT-4.
[1] Ayoub, M. and A.Z. Abdullah, Critical review on the current scenario and significance of crude glycerol resulting from biodiesel industry towards more sustainable renewable energy industry. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012. 16(5): p. 2671-2686.
[2] Yang, F., M.A. Hanna, and R. Sun, Value-added uses for crude glycerol–a byproduct of biodiesel production. Biotechnology for biofuels, 2012. 5(1): p. 1-10.
[3] Mares-Briones, F., et al., AgPd nanoparticles as a potential electrocatalyst for enhanced performance in direct glycerol fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy, 2024.
[4] Siwal, S.S., et al., Electrocatalysts for electrooxidation of direct alcohol fuel cell: chemistry and applications. Materials Today Chemistry, 2019. 14: p. 100182.
[5] Ahmad, M.S., et al., A review on advances in green treatment of glycerol waste with a focus on electro-oxidation pathway. Chemosphere, 2021. 276: p. 130128.
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