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Bioquímica para combustibles de automoción

24.04.2015

En las carreteras, cada vez se pueden ver más coches que utilizan gasolina en lugar de gasolina. Estos son principalmente vehículos comerciales, camiones o autobuses, para los cuales es más económico conducir con gas. Dentro de los cilindros rojos marcados como "inflamables" suele haber gas propano o una mezcla del mismo con otros hidrocarburos, como el butano.

Todos estos hidrocarburos se obtienen del procesamiento del gas o del petróleo extraído de las entrañas de la tierra, que la humanidad ha aprendido a utilizar como combustible o como materia prima para la producción de todo tipo de plásticos. Recientemente, sin embargo, se han desarrollado ampliamente tecnologías para obtener combustible a partir de materias primas biológicas. Pero si términos como bioetanol o biodiesel existen desde hace mucho tiempo, ¿qué pasa con "biogás"?

Aprendieron a obtener metano a partir de desechos biológicos, el más simple de varios hidrocarburos. Para esto, se utilizan biorreactores especiales. En ellos, tipos especiales de bacterias procesan la biomasa, lo que da como resultado una mezcla de gases, que consiste principalmente en el metano que necesitamos. Luego puede limpiarse de impurezas, bombearse a contenedores especiales bajo presión y usarse como combustible. Tal proceso ha sido creado, elaborado y ya hay autobuses que funcionan con biogás. Sin embargo, hay un problema, y radica en la diferencia en las propiedades del metano de los gases más pesados.

El hecho es que el propano y el butano se pueden convertir en estado líquido a temperatura normal y presión relativamente baja. Tomemos, por ejemplo, un encendedor doméstico común: una caja delgada hecha de plástico transparente es suficiente para almacenar hidrocarburos licuados de manera segura. Pero esto no funcionará con metano: para convertir el metano en líquido, deberá enfriarse a una temperatura de - 82 ° C. Por lo tanto, para abastecerse de la cantidad necesaria de metano, se debe utilizar un recipiente que pueda soportar una presión de varios cientos de atmósferas.

Esto hace que el metano sea un combustible de transporte mucho menos conveniente que el propano. Sin embargo, si existen bacterias que pueden sintetizar metano, entonces todo es mucho más triste con la síntesis de hidrocarburos complejos: en la naturaleza no existen tales procesos biológicos que darían lugar a la formación de propano.

Investigadores del Departamento de Biotecnología de la Universidad de Manchester han abordado este problema y han encontrado una forma de producir biopropano. Para ello, cambiaron artificialmente el proceso bioquímico por el cual la bacteria E. coli puede producir alcohol - butanol. El butanol o alcohol butílico se diferencia del conocido alcohol etílico en la longitud de la cadena carbonada: tiene cuatro átomos de carbono, y no dos, como el etanol. Los bioquímicos lograron cambiar la dirección del proceso para que en la última etapa de la reacción, en lugar de butanol, se obtuviera propano.

Eso sí, hasta el momento esto no es más que un estudio de laboratorio que ha mostrado una forma en la que se pueden obtener hidrocarburos complejos de origen biológico. Sin embargo, tiene la oportunidad de convertirse en la base de una forma alternativa de obtener combustible eficiente.

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El desplazamiento bajo el agua del nuevo submarino Oryu de clase Soryu es de 4200 toneladas, la longitud del casco alcanza los 84 metros, el ancho - 9,1 metros. El submarino está equipado con un par de motores diésel y cuatro motores Stirling, necesarios para alimentar los motores eléctricos de propulsión y cargar las baterías en posición sumergida. El Oryu es capaz de alcanzar una velocidad máxima de 20 nudos y puede permanecer sumergido hasta tres meses.

Los motores Stirling funcionan en posición sumergida debido a la combustión de combustible diesel, y los productos de su combustión son arrojados al chorro de agua desde las hélices. Las baterías son necesarias para los submarinos diesel-eléctricos para el movimiento encubierto, cuando hacer funcionar motores diesel para impulsar motores eléctricos es altamente indeseable. Por regla general, las baterías de plomo-ácido se utilizan para estos fines, pero son pesadas, no tienen una gran capacidad y tardan mucho en cargarse.

Las baterías de iones de litio tienen una gran capacidad, proporcionan un aumento significativo en el alcance del submarino y se cargan mucho más rápido que las de plomo-ácido. A bajas velocidades, el alcance bajo el agua de un submarino de este tipo es similar a la reserva de energía de las baterías de plomo-ácido y un motor Stirling. En un futuro próximo, Oryu comenzará las pruebas y en marzo de 2020 se entregará a la Fuerza de Autodefensa Marítima de Japón.

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