Mucho más al detalle (3 de 3)
Bien: ahora un análisis más crítico sobre el empleo de lipasa inmovilizada para obtener biodiesel.
A CALB, la lipasa que más se utiliza en esto, le afectan dos cosas implicadas en la producción del biodiesel: el metanol y el glicerol.
Problema del metanol:
El metanol la inhibe o mejor dicho, el metanol no soluble la inhibe, y esto ocurre cuando sobrepasa una relación de 1:1 (mol:mol) con el aceite. Lo normal es poner algo más de 3:1, recordemos que por cada mol de ácido graso se necesitarían 3 de metanol. Habría mínimo tres soluciones: añadir metanol a medida que se consuma, añadir un disolvente que disuelva el metanol no soluble, no utilizar metanol.
Si se añade metanol, digamos cada 8 horas habría que añadir un extra económico para poner este sistema, no creo que suponga mucho gasto.
Si se añade otro disolvente el precio aumentaría, ya que suelen ser disolventes algo más caros (tampoco demasiado). El de mayores opciones es el t-butanol.
Si no se usa metanol, el siguiente candidato es el etanol, es algo más caro que el metanol pero es menos tóxico, no inhibe al enzima y es más “eco-friendly”. De todos modos el enzima CALB es un poco “especialito” y tienen más actividad con alcoholes secundarios como el 2-propanol o 2-butanol, la actividad aumenta bastante empleando éstos alcoholes, aunque son más caros y la proporción alcohol:aceite sería superior a 6:1.
Problema del glicerol:
El glicerol es muy denso y perjudicaría al enzima disminuyendo su actividad. Solución: o lavar el soporte con el enzima con t-butanol y otros disolventes o disolverlo durante la reacción empleando el t-butanol durante la reacción, u otros alcoholes que lo disuelvan, como los secundarios.
En resumen
Con todo esto, desde mi punto de vista, lo mejor es emplear CALB con alcoholes secundarios y quizás añadir t-butanol para aumentar la vida media del enzima. En catálisis alcalina la producción es de 100 kg/kg catalizador. Hay cálculos que concluyen que la lipasa tendría una productividad 74 veces mayor.
Hablemos de dinero: un precio de aproximadamente 1000 $ por cada Kg CALB (inmovilizado a una resina) en comparación con unos 0,62 $ para el NaOH junto con la productividad conduce a un costo enzimático de 0,14 $ por Kg de éster en comparación con los 0,006 $ por Kg de éster producido con NaOH. Una disminución del coste de compra del enzima a 44 $ por Kg, o una vida media en torno a 6 años harían que los enzimas fuesen competitivos a nivel económico.
La lipasa promete un aumento de producción, disminución en los tiempos de reacción y otros como un pre-tratamiento del enzima o mejoras en el diseño reactores pueden hacer una reacción libre de solventes en un futuro más o menos próximo, a nivel industrial.
A CALB, la lipasa que más se utiliza en esto, le afectan dos cosas implicadas en la producción del biodiesel: el metanol y el glicerol.
Problema del metanol:
El metanol la inhibe o mejor dicho, el metanol no soluble la inhibe, y esto ocurre cuando sobrepasa una relación de 1:1 (mol:mol) con el aceite. Lo normal es poner algo más de 3:1, recordemos que por cada mol de ácido graso se necesitarían 3 de metanol. Habría mínimo tres soluciones: añadir metanol a medida que se consuma, añadir un disolvente que disuelva el metanol no soluble, no utilizar metanol.
Si se añade metanol, digamos cada 8 horas habría que añadir un extra económico para poner este sistema, no creo que suponga mucho gasto.
Si se añade otro disolvente el precio aumentaría, ya que suelen ser disolventes algo más caros (tampoco demasiado). El de mayores opciones es el t-butanol.
Si no se usa metanol, el siguiente candidato es el etanol, es algo más caro que el metanol pero es menos tóxico, no inhibe al enzima y es más “eco-friendly”. De todos modos el enzima CALB es un poco “especialito” y tienen más actividad con alcoholes secundarios como el 2-propanol o 2-butanol, la actividad aumenta bastante empleando éstos alcoholes, aunque son más caros y la proporción alcohol:aceite sería superior a 6:1.
Problema del glicerol:
El glicerol es muy denso y perjudicaría al enzima disminuyendo su actividad. Solución: o lavar el soporte con el enzima con t-butanol y otros disolventes o disolverlo durante la reacción empleando el t-butanol durante la reacción, u otros alcoholes que lo disuelvan, como los secundarios.
En resumen
Con todo esto, desde mi punto de vista, lo mejor es emplear CALB con alcoholes secundarios y quizás añadir t-butanol para aumentar la vida media del enzima. En catálisis alcalina la producción es de 100 kg/kg catalizador. Hay cálculos que concluyen que la lipasa tendría una productividad 74 veces mayor.
Hablemos de dinero: un precio de aproximadamente 1000 $ por cada Kg CALB (inmovilizado a una resina) en comparación con unos 0,62 $ para el NaOH junto con la productividad conduce a un costo enzimático de 0,14 $ por Kg de éster en comparación con los 0,006 $ por Kg de éster producido con NaOH. Una disminución del coste de compra del enzima a 44 $ por Kg, o una vida media en torno a 6 años harían que los enzimas fuesen competitivos a nivel económico.
La lipasa promete un aumento de producción, disminución en los tiempos de reacción y otros como un pre-tratamiento del enzima o mejoras en el diseño reactores pueden hacer una reacción libre de solventes en un futuro más o menos próximo, a nivel industrial.
4 comentarios:
Cuando he leído la comparativa de costes casi me caigo de la silla. con esa diferencia, cómo puedes disminuír tanto el coste de compra o aumentar la vida media del enzima como para que sea competitivo?
¿Estamos hablando de 6 años terrestres? Nada estabiliza un enzima durante 6 años. ¿Reducir el coste de producción de la enzima inmovilizada? Ingeniería genética (OMG) o nuevas cepas desconocidas. Ambas me parecen insalvables.
Para abaratar costos, células enteras, pero aumentas los problemas de toxicidad, pero aquí si pueden entrar OMG, no productores de la enzima sino resistentes a la toxicidad del aceite. Además las células enteras tienen esa maldita costumbre de dividirse, lo que reduce mucho más aún los costes. ¿Se ha trabajado algo de microencapsulación de células enteras? ¿Sabes algo? Quizá sea una pedazo de estupidez, pero algunos tipos de encapsulación quizá fueran una opción viable.
Yo lo de las células enteras para este caso no lo veo, tendrías que manipular genéticamente varias rutas, me imagino que disminuirá la eficacia si el enzima es intracelular y las células utilizan los lípidos para crecer... Además, hay pruebas para ésto de células inmovilizadas en nanopartículas?
Los datos están sacados de un artículo. Lo que habla son de datos del catalizador. Pero deberían ser sobre el total. Habría que mirar el origen del aceite, ya que el utilizar lipasa permitiría usar aceite reciclado, por lo que sería casi gratis. Luego hay muchos tipos de lipasa, y con un montón de precios, además seguro que con el tiempo irán disminuyendo.
Lo de las células enteras no he visto nada al respecto, aunque para la producción, por ejemplo de CALB, se emplean OMG aumentando su producción. Los enzimas más baratos, obviamente, son los extracelulares.
Respecto a células inmovilizadas a nanopartículas, se podrían inmovilizar pero para el biodiesel no he visto nada.
De todos modos, quizás diga una barbaridad, no se sí las células crecerían, lo mejor para estas reacciones es solo aceite y alcohol y la menor cantidad de oxígeno posible, es decir sin agua, fuentes de nitrógeno,... ni oxígeno. Y al liberar el ezima, luego habría que retirarlo del producto final.
Publicar un comentario