La Celulosa

*Que es: Es un polisacárido compuesto casi todo por moléculas de glucosa.  Es rígido, no se puede diluir en agua, contiene miles de unidades de glucosa.

Es la biomolècula orgánica más abundante ya que la celulosa es la que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.

*Cual es su estructura: Es formada por la unión de moléculas de glucopiranosa. Tiene una estructura lineal o fibrosa, en las cuales se crean varios puentes  de hidrogeno entre los grupos hidroxilo por este motivo las hace impenetrables al agua y es insoluble en agua; por esta razón podemos decir que originan fibras compactas que forman la pared celular de las células vegetales.

*Donde encontramos la celulosa: la celulosa la podemos observar en muchos campos en nuestra industria y en nuestra naturaleza como por ejemplo:

-          La pared de una célula vegetal contiene aproximadamente un 40 % de celulosa.

-          La madera contiene aproximadamente un 50 % de celulosa.

-          Mientras que el algodón que es el ejemplo más contundente contiene un porcentaje mayor al 90 % de celulosa.

A diferencia de las plantas; los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía ya que esta no cuenta con la enzima necesaria para romper los enlaces de glucosìdicos, esto quiere decir que no es dirigible por los animales, pero de lo contrario si la podemos encontrar en la dieta de los seres humanos que es la fibra dietética; esto funciona cuando la mezclamos con las heces y este resultado nos facilita la digestión, defecación, y previene los malos gases.

También encontramos en el intestino de los rumiantes, de algunos herbívoros y de termitas microorganismos llamados metanògenos que poseen una enzima llamada celulosa que rompe unos enlaces de glucosìdicos, y cuando la molécula se hidroliza quedan disponibles las glucosas como fuente de energía para estos seres vivos.

Encontramos también microorganismos como las bacterias y los hongos que siempre son libres; estos son capas de hidrolizar la celulosa. Estos seres vivos tienen una gran importancia ecológica ya que reciclan materiales celulósicos como papel, cartón y madera. Cuando utilizamos algunas técnicas biotecnológicas, se producen unas enzimas que las usamos en el reciclado del papel, disminuyendo así el costo económico y la contaminación. 

APLICACIONES DE LA CELULOSA

La celulosa constituye el principal porcentaje de la materia prima del papel y también el de los tejidos de fibras naturales.

La utilizamos en la fabricación de explosivos el mas común es la pólvora para armas, también la utilizamos en sedas, en barnices, en aislamientos térmicos y acústicos; esto es el producto derivado de cuando trituramos papel y lo reciclamos. También lo encontramos en pequeñas cantidades en productos como el rayón, películas fotográficas, celofanes, explosivos, etc.

Sabemos que del proceso de manufactura de la celulosa, podemos extraer derivados como son la trementina y el “tall oil” que los usamos en nuestra industria química para producir aromas, diluyentes, jabones y algunos alimentos.

Aplicamos la celulosa blanca de fibra larga principalmente para agregar resistencia a los papeles y cartulinas, y la celulosa blanca de fibra corta la usamos para dar suavidad y también de relleno.

En nuestro ámbito industrial encontramos muchas clases de celulosa:

- Nitrato de celulosa: Apareció cuando un científico hizo reaccionar la celulosa con ácido nítrico en forma de algodón. Era llamado también pólvora de algodón por ser un poderoso explosivo. Este sustituyo la pólvora común por carga explosiva de la munición para los rifles y la artillería. Es un termoplástico utilizado para hacer bolsas de billar solamente que tenia el peligro que podían estallar con el golpe del taco. También fue utilizado para elaborar un compuesto para el vidrio de seguridad que estaba formado por una lamina de celulosa entre dos capas de vidrio la función del nitrato de celulosa era mantener unido el vidrio en caso de que este se rompiera; ósea el vidrio se rompía pero los fragmentos quedaban adheridos a la lamina de nitrato de celulosa.

-Acetato de celulosa: Apareció cuando  hicieron reaccionar el nitrato de celulosa con ácido acético. Se utiliza como fibra usada por ejemplo en los vestido de fiesta, como termoplástico lo utilizan para las películas fotográficas. Después de utilizar el nitrato de celulosa la combinación del nitrato inflamable y de los bulbos calientes del proyector de películas acabo causando incendios. Pero inventaron el acetato de celulosa que fue la solución a este problema no solo en este campo sino también sustituyeron el nitrato por acetato de celulosa en la fabricación de los vidrios de seguridad.

-Rayón: También como rayón nos podemos referir como xantato de celulosa. Este lo utilizamos como fibra para hacer las ropas de rayón como por ejemplo camisas hawaianas. Cuando se descubrió que las fibras de nitrato eran lisas y que se podían utilizar para producir telas con brillo parecido al de la seda los derivados de la celulosa fueron considerados posibles reemplazantes económicos.

Podemos encontrar que el etanol tiene como materia prima la celulosa; esto lo hicieron principalmente para igualar el precio de la producción del etanol a partir de la celulosa con procesos más rápidos y más económicos como son los cereales. La mayoría del etanol es del almidón y se obtiene principalmente de cereales  como es el arroz el maíz y el trigo, también se obtiene de tubérculos como las papas, la caña de azúcar, el azúcar de la remolacha, etc. Esto es una nueva técnica que se desea implementar.

Celulosa

Durante el proceso de fotosíntesis, las hojas o acículas de los árboles sintetizan las moléculas de glucosa. Estas ˙últimas, unidas en cadenas, dan origen a la celulosa (C6H12O6), principal componente de la pared celular de las plantas. La madera que nos proveen las ramas y troncos de los árboles no es otra cosa que un conjunto de cadenas de celulosa unidas entre sí. La celulosa que se extrae de la madera mediante un proceso que puede ser mecánico o químico se utiliza en la elaboración de un sinnúmero de productos, entre los que se incluyen los distintos tipos de papel y cartón; el algodón, el celuloide, y las telas, como el rayón.

¿ que es la celulosa?

De todos los compuestos naturales del carbono, la celulosa es el más abundante. Se forma constantemente, como resultado del proceso de fotosíntesis que desarrollan las especies vegetales, y es el principal componente de la pared celular de todas las maderas, cañas, pastos, fibras y pelos de semillas. La celulosa es un carbohidrato. Sin embargo, químicamente es un polisacárido, vale decir, un polímero formado por la reacción sucesiva de una gran cantidad de moléculas de glucosa.

Por su alta resistencia a la tensión, su insolubilidad en agua y su presencia en la naturaleza en forma de fibra, no sorprende que sea el principal componente en la fabricación del papel y otros productos derivados. La principal fuente de materia prima para la fabricación de celulosa es la madera, pudiendo utilizarse  con buenos resultados  variedades de cualquier especie. En cuanto a la elección de la madera más adecuada para un propósito específico, ésta depender de los siguientes factores:

Calidad de la fibra que se obtiene; Rendimiento de la fibra por volumen de madera utilizada; Disponibilidad de la madera como materia prima y, Costos de cosecha, transporte e industrialización de la madera elegida.

En general hay dos formas de procesar la celulosa, la primera de ellas es llamada: el proceso mecanico: La fabricación de celulosa mediante el proceso mecánico se inicia con la introducción de los troncos de madera  previamente descortezados en un dispositivo dentro del cual gira una piedra tipo esmeril. La madera, al ser presionada por el movimiento giratorio sobre la piedra rugosa ya mencionada, se convierte en una masa fibrosa. Posteriormente, esta masa es mezclada con agua, tamizada y almacenada. La pulpa mecánica se caracteriza por su escasa resistencia y rápido deterioro, por lo que se utiliza fundamentalmente como materia prima para la fabricación de papeles corrientes y cartón.

La segunda forma de procesar es llamada: proceso químico: Antes de iniciar el proceso propiamente tal, la madera  ya descortezada  debe ser reducida a pequeñas astillas. Luego, mediante la acción química de ciertos compuestos que entran en reacción con ellas, se separan  unas de otras  las fibras. Lo anterior se logra disolviendo y extrayendo los materiales cementantes de la madera  principalmente la lignina y la hemicelulosa  después de lo cual se obtiene una masa fibrosa que posee un alto porcentaje de celulosa. Dicha masa constituye la base para la fabricación de una serie de papeles sanitarios, faciales y para impresión.

Saccharina Rustica

APLICACIÓN BIOTECNOLOGICA PARA LA ALIMENTACIÓN ANIMAL

La Saccharina es un producto obtenido por fermentación de los tallos de caña de azúcar desprovistos de las hojas, de acuerdo a la tecnología desarrollada por el ICA –Cuba, en este proceso se mejora el potencial nutricional de la caña de azúcar, especialmente en su contenido proteico. El objetivo principal de su aplicación es sustituir un alto porcentaje de los cereales en alimentación animal por saccharina. En animales rumiantes se destaca un mejor comportamiento en el y producción de Vacas lecheras al incluir en el concentrado saccharina, gualmente en monogástricos; se han obtenido buenos resultados, recientemente se resaltó la

posibilidad de remplazar hasta un 60% los forrajes utilizados en la alimentación de cuyes (Cavia porcellus) por saccharina rústica.

Es fundamental la utilización de alimentos concentrados en la producción pecuaria, ajustándose a los requerimientos nutricionales del animal, con el fin de tener un adecuado comportamiento zootécnico y de rentabilidad.

Sin embargo el alto costo de los alimentos comerciales, limita la producción.

Son diversas las fuentes de alimentación utilizadas en las explotaciones pecuarias, dentro de los cuales están el uso de caña de azúcar, pastos y forrajes, que por las condiciones del trópico en que se encuentra el país, su producción está influenciada, por la temperatura, precipitación y radiación solar, ocasionando excedentes de producción en épocas de lluvia y escasez en épocas de baja

precipitación o veranos prolongados, afectando la producción y el comportamiento animal.

Teniendo en cuenta, que la alimentación, representa el mayor porcentaje dentro de los costos totales de producción en una explotación pecuaria, es necesario buscar fuentes alternativas de buena calidad nutricional, fácil consecución y constante producción durante el año; que puedan ser utilizadas en la dieta de los animales, ya sea como materia prima para la elaboración de concentrados o como suplemento alimenticio, que conlleven a mejorar la producción y productividad de la empresa pecuaria.

APLICACIÓNES Y DERIVADOS DE LA CELULOSA

La celulosa es la sustancia que encontramos casi siempre en la pared de las células vegetales. 

La celulosa y sus derivados son casi todas las fibras textiles, el papel, el rayón, el celofán, varios tipos de plásticos, lacas, explosivos entre otros.

Su aplicación lo vemos  en muchos objetos del uso cotidiano en la industria como en la pólvora, barnices, el papel, seda artificial, etc.

SUS DERIVADOS:

-NITRATO DE CELULOSA: también lo llamamos pólvora de algodón, resultó ser un poderoso explosivo. Rápidamente  sustituyó la pólvora común como carga explosiva de la munición para los rifles y la artillería. Fue utilizado para hacer bolas de billar en todo el mundo, también lo utilizaron para hacer el vidrio de seguridad ideal para los parabrisas de los carros.

-ACETATO DE CELULOSA: Lo utilizamos para películas fotográficas. Muchos de los problemas de objetos era porque eran hechos sobre nitrato de celulosa; que al pasar el tiempo ensayaron con acetato de celulosa y resulto mejor; como las viejas películas; eran hechas sobre nitrato de celulosa  y el acetato de celulosa fue la solución para que no se deterioraran.  Sustituyó también al nitrato de celulosa  en la fabricación de vidrios de seguridad...

-RAYON: Es también llamado xantato de celulosa .se utiliza en nuestro medio como fibra, para hacer las ropas de rayón por ejemplo las camisetas hawaianas.

La celulosa tiene un uso en el ambiente industrial muy grande pero uno de los más mencionados es el papel:

¿Qué es el papel?: Es un delgado pliego consistente en fibras celulósicas.

Según el tipo de celulosa y según el procesamiento por el que pasa el papel; es posible adecuar las propiedades de este a distintas aplicaciones, por esto existen varios tipos y calidades del papel. La fabricación de celulosa se puede ver en distintos tipos de papel; ya sea en papel usado de distintas calidades como recortes, o papel mixto.

La celulosa en el papel se clasifica de varias maneras:

-       Pasta o pulpa de madera: Este lo usamos  en papeles continuos como por ejemplo: papeles diarios, papeles de impresión, la capa interior del cartón etc. Su terminado es de poca resistencia.

-       Celulosa termomecánica: su uso es similar al de la pulpa de madera. su terminado es de poca resistencia.

-       Celulosa químico-termomecánica: este lo usamos mas que todo en la semipasta para papel continuo, papel de impresión y papel de escritura. Su terminado es de una fuerte coloración amarillenta, y es de poca resistencia.

-       Celulosa semiquímica: se usa para el papel de cartón corrugado. Y su terminado es de buena rigidez.

-       celulosa obtenida mediante procesos químicos: sin blanqueo: esta aplicación la utilizamos generalmente cuando fabricamos papel de embalar. Y cuando es con blanqueo: la utilizamos generalmente para papeles de impresión y los de escritura, estos provienen mas que todo de madera de arboles foliculares. Su terminado es mas difícil de que se ponga amarillenta en el caso de blanqueo

Biocombustibles: etanol producido de biomasa de celulosa, ni sustentable, ni ambientalmente benigno

Etanol celulosa el “Oro Verde”

La principal limitación de obtener etanol de materia vegetal es que la mayoría de los azúcares, con excepción de almidón de la mazorca, no son viables para la fermentación con bacterias u otros microbios. Los azúcares están encerrados en la celulosa, el material fibroso que representa el 75 o 85% de la planta, el resto es lignina, el material de la madera.

Sin embargo un cóctel de enzimas llamadas celulasas pueden descomponer la celulosa en sus unidades de azúcares, que si pueden ser fermentadas por microbios convirtiendo los azucares en etanol. Eso significa que la hierba, la paja y otros residuos de los cultivos agrícolas pueden ser convertidos en etanol. Esto se ha denominado como el ‘oro verde’ que podría reemplazar el ‘oro negro’ crudo, importado y que se ve como un potencial para reducir sustentablemente el consumo de combustibles fósiles.

Shell Oil predijo que el mercado global de biocombustibles como ‘etanol celulosa’ crecería por encima de los $10 billones para el 2012.

Un estudio financiado por la Fundación de Energía y la Comisión Nacional para Políticas Energéticas concluyó que “los biocombustibles junto con vehículos de mayor eficiencia y crecimiento inteligente podría reducir la dependencia del sector transportista en petróleo en dos tercios para el 2050 de forma sustentable”. ‘Crecimiento inteligente’  término de planificación que significa el crecimiento que maximiza el desarrollo sustentable de ciudades en relación a transporte y otras formas de reducir el uso de energía.

La compañía Masada Oxynol está planificando la construcción de una planta en Middletown, Nueva York, para procesar los desechos municipales y convertirlos en etanol. Después de recuperar los reciclables, se empleará una hidrólisis ácida para convertir el material vegetal en azúcares. “La planta tendrá beneficios económicos como ambientales”, dijo David Webster, Vicepresidente de Masada. El proceso reduce o elimina la necesidad de rellenos. Entre los desechos del proceso se incluyen lignina y ceniza. La lignina será recuperada a través de la quema para hacer que la planta sea autosuficiente energéticamente y la ceniza pueda usarse como fertilizante.

Reduciendo el costo de producción

Las celulasas que se necesitan para descomponer la celulosa hasta ahora se obtienen de hongos, en particular de Trichoderma reesei. Científicos de NREL han investigado otras fuentes como la bacteria Acdiothermus cellulolyticus, que han encontrado en las termas del parque nacional Yellowstone. Pero las bacterias exogluconasa normalmente no son tan buenas como el hongo, aunque toleran temperaturas altas. El próximo paso es combinar tolerancia a altas temperaturas con la eficiencia del enzima del hongo. NREL y DOE han contratado las compañías de enzimas más grandes, Genecor International y Novozymes para reducir los costos de producción de celulasas a un promedio de $0.10- 0.20 por galón de etanol y lo han conseguido.

Otra mejora es en relación a la acción simultánea de la enzima y los microbios fermentadores, para que así mientras se vaya produciendo los azúcares por las celulasas los microbios vayan fermentando la glucosa convirtiéndola en etanol. La Corporación Logen en Ottawa, Canadá fue la primera en desarrollar el proceso de obtener etanol de celulosa. Ha construido la primera y única planta de demostración para convertir biomasa celulosa en etanol. La planta procesa 40 toneladas de paja de trigo por día, Logen se convirtió en la primera compañía en comercializar etanol de material vegetal en Abril del 2004. El principal consumidor hasta ahora es el gobierno canadiense, que junto con el gobierno de EE.UU. (particularmente el DOE’s NREL) ha invertido millones de dólares para ayudar a comercializar la celulosa etanol.

Como las celulasas convierten a la celulosa en reservas para la producción de etanol

La unidad cristalina de la celulosa está compuesta por cientos de tiras, cada tira contiene cientos de unidades de glucosa unidas. La celulosa esta enrollada en una funda de hemicelulosa y lignina, que protege la celulosa de descomposición. La hemicelulosa es más fácil de descomponer que la celulosa en si. Una combinación de calor suave, presión y acido descompone la hemicelulosa en sus componentes de mezcla de azúcares, principalmente silosa.

Para hidrolizar la celulosa químicamente se requiere de temperaturas y presión altas y ácidos fuertes, esto implica equipos bastante costosos; por lo cual se ha buscado enzimas celulasas, para que hagan el trabajo.
A diferencia de los seres humanos que no pueden digerir celulosa, las vacas, termitas y hongos si pueden hacerlo. Algunas bacterias, hongos e insectos producen celulasas, otros animales utilizan bacterias que producen celulasas en sus sistemas digestivos.

La mayoría de celulasas se forman de tres complejos de enzimas que trabajan juntos para hidrolizar la celulosa. Primero la endolucanasa descompone una de las cadenas dentro de la estructura cristalina de la celulosa, luego la exoglucanasa atrae una de las puntas sueltas y estira la cadena de celulosa destruyendo la estructura, cortando las unidades de celulosa en dos unidades de glucosa. Finalmente betaglucosidasa parte las dos unidades en dos moléculas de glucosa, que puede ser fermentada en etanol.

Es el etanol de celulosa sustentable?

Un estudio preliminar del ciclo de vida del etanol de celulosa mostró que se reduce en un 89% las emisiones de gases invernaderos sobre el uso de petróleo. En contraste etanol fermentado de azúcar reduce gases invernaderos en un promedio de 13%. 

La producción de energía aparenta ser la mejor de todas, con una relación del 1,98 de inversión / ganancia, que significa que cada unidad de energía invertida produce casi 2 unidades de energía de ganancia por la producción de celulosa etanol; pero posiblemente esto es una exageración a causa de fallas en los procesos de contabilidad.

¿Puede la agricultura de EE.UU. sostener un sistema a gran escala de producción de etanol de celulosa? ¿Hay suficiente tierra? ¿Se puede producir suficiente biomasa sin impactar el costo de tierras agrícolas, compitiendo con la producción de alimentos y sin dañar el medio ambiente?

La respuesta a esta pregunta varía entre un no hasta un definitivo si, dependiendo de esfuerzos de investigación, tecnología innovadora y políticas gubernamentales (1).

Una propuesta estima que para producir 50 billones de galones de etanol por año de biomasa de celulosa, el flujo de residuos solo proporcionaría el 40 o 50% de la materia prima, el resto tendría que venir de cultivos energéticos como es el maíz y switch grass, que causaría grandes impactos al sistema agrícola.

Una idea para producir biocombustibles económica y eficientemente es desarrollar bio-refinerías, análogas a las refinerías de petróleo, donde el crudo es convertido en combustibles y productos secundarios como fertilizantes y plásticos. En el caso de las bio-refinerías, la biomasa de la planta produciría una diversidad de productos como comida para animal, combustibles, químicos, polímeros, lubricantes, pegamentos, fertilizantes y energía.

John Sheehan de NREL ha estado utilizando un simulacro en software para ver el diseño de la bio-refinería. Sheehan opina que el tema de la escala es un asunto importante. El ha descubierto que las bio-refinerías necesitarían procesar 5 000 a 10 000 toneladas de biomasa por día para ser viables económicamente. Por debajo de 2 000 por día, el costo de capital es alto.

Un estudio del DOE y USDA publicado en abril del 2005 concluye que bosques y tierras agrícolas tienen el potencial de proveer un incremento de 7 veces más de biomasa que actualmente es usado para energía de biomasa y productos.

Mas del 25% vendría del uso extensivo del manejo forestal y un 75% del manejo intensivo de tierras agrícolas. La mayoría de los recursos primarios sería de los residuos de la tala de Madera y tratamiento de combustibles (para reducir los peligros de incendios) de bosques, y los residuos de productos agrícolas de tierras agrícolas.

Estas cifras se basan entre otras cosas, en proyecciones (optimistas) del incremento de la producción de cultivos, especialmente en un 50 por ciento en los mayores productos para bioenergía, plantado en tierras sin uso incluyendo 8 m de acres que anteriormente usaban para el cultivo de soya.

Es evidente que a menos de que se reduzca el consumo de los niveles actuales, los biocombustibles de cultivos energéticos no podrán reemplazar combustibles fósiles sin impactar la producción alimenticia.

Futuros Desarrollos

Otra dificultad es que 27% de la biomasa de la planta está compuesta por azúcares distintas a la glucosa, como hemicelulosa (por ejemplo la xilosa). Estas azúcares no son fermentadas por los microorganismos usuales.

La celulosa constituye un 40-50 por ciento del peso seco, y la hemicelulosa el 20-35%.

Lonnie Ingram, profesor de microbiología de la Universidad de Florida en el Instituto de Alimentación y Agricultura, estuvo en los titulares porque su equipo de investigación ha creado genéticamente un tipo de bacteria E. coli para producir etanol a partir xilosa  Se ha comercializado con la ayuda del DOE de EE.UU. La compañía, BC International Corp., que se encuentra en Dedham, Mass., tiene derechos exclusivos sobre el uso y licencia de esta bacteria genéticamente modificada.

Esta bacteria transgénica de Escherichia coli fue creada transfiriendo los genes necesarios para la fermentación de azúcares – decarboxilasa piruvato y alcohol deshidrogenado – de la bacteria Zymomanas mobilis, y xilosa fermentada produce etanol al 95% del nivel teórico.

Greg Luli, vice-presidente del equipo de investigación de BC International dijo que la compañía tiene planes de construir una planta para convertir 30 millones de galones de biomasa en etanol en Jennings - Louisiana, que se espera estará en funcionamiento para finales del 2006. Desechos de la industria de la caña de azúcar en Louisiana será la principal materia prima para la planta.

Se están llevando iniciativas paralelas a cabo en Europa. La compañía Suiza Etek Etholtekhnik AB anunció que abrirá una planta piloto para producir 400-500 litros de etanol diarios de 2 toneladas de biomasa seca . La planta está diseñada para realizar dos pasos, hidrólisis acido diluido y una combinación con enzimas.

Aunque la materia prima es madera liviana, también se probaran otro tipo de biomasa como maderas duras y cultivos anuales como paja.

Aun no es económicamente viable ni sustentable

Uno de los problemas con la tecnología de fermentación de xilosa con bacterias, es que el etanol producido es bastante diluido, como máximo 5-6%, comparado con 12% del almidón del maíz fermentado por levadura.

La bacteria de Lonnie Ingram produce 4.5% de solución de etanol. La razón es porque algunos compuestos se acumulan durante la fermentación de la mezcla de azúcares de la biomasa inhibiendo el crecimiento bacterial.

En otras palabras, la bacteria produce cerveza y no vino; y el agua extra que se necesita y la energía extra para destilar el etanol convertiría el proceso en no viable económicamente ni sustentable.

Impactos ambientales de la producción de etanol

¿Es etanol realmente más limpio y más ambiental amigable que la gasolina? En una sesión del Senado de EE UU sobre el Acta Nacional de Combustibles y Químicos Sustentables de 1999, el NRDC presentó evidencias que los productos generados de la combustión de etanol incluyen formaldehido y acetílico, los dos siendo cancerígenos; y que incrementando el uso de etanol podría incrementar los niveles ambientales de peroxiacetinitrato (PAN).

El acetaldehído esta listado como Contaminante Toxico del Aire en California basado en evidencia de sus propiedades cancerígenas y PAN dice que este químico es “genotóxico (causa daño genético) y produce problemas respiratorios e irritante a los ojos, también puede producir daños pulmonares”.

El NRDC señaló que incrementando el uso de etanol en el combustible podría llevar a un aumento de la exposición a etanol vía inhalación, que podría resultar en una variedad de tóxicos asociados con la ingestión de etanol. También alertaron sobre las emisiones de nitratos óxidos y compuestos inflamables orgánicos que producen ozono.

El exceso de ozono en La Costa Sur de California es dos veces mayor que en últimos tres años, mientras que la concentración máxima de ozono subió a un 22%. Este incremento en ozono se correlacionó con un incremento en las emisiones de óxido de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles, que no fueron registrados por la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA).

El EPA aprobó el etanol en gasolina usando un modelo erróneo para sus pruebas, que no toma en cuenta el hecho que el etanol tiende a producir más óxidos de nitrógeno, que suele escaparse de los tubos sellados del sistema de combustible de los vehículos y que reduce la eficiencia, por lo tanto, incrementa emisiones de gases. Se hace necesario un llamado para que “no se permita la expansión del uso” de etanol en la gasolina de los EE.UU.

Biodiesel tiene mayores impactos ambientales que el diesel

Se incrementa recursos primarios inorgánicos, para producir fertilizantes en un 100%

• Se incrementa desechos no radioactivos, principalmente gipsium, un producto generado por la producción de fertilizantes de fosfato en un 98%
• Se incrementa desechos radioactivos por el suministro de electricidad generada de las plantas nucleares en un 90%
• Se incrementa oxidantes fotoquímicos, especialmente hexano en soluciones basadas en extracción de aceites, en casi un 70%
• Se incrementa el uso de agua en un 30%
• Se incrementa la acidificación de los óxidos de nitrógeno y sulfato y amonio expulsados durante el crecimiento de cultivos de colzay también durante la combustión de biodiesel en un 15%.

¿Qué son los biocombustibles?

Los biocombustibles se derivan de cultivos de plantas, e incluyen biomasa que es directamente quemada, biodiesel de semillas oleaginosas y etanol (o metanol) que es el producto de la fermentación de los granos, pasto, paja o madera.

Los biocombustibles han ganado fama entre los grupos ambientalistas como energías renovables que son “libres de carbono”, por lo que no producirían gases con efecto invernadero; simplemente al quemarlos, el dióxido de carbono que las plantas tomaron cuando crecían en el campo, regresa a la atmósfera.

Sin embargo, hay varios aspectos que no son tomados en cuenta en este análisis. Por ejemplo, los cultivos destinados a biocombustibles, ocupan tierras valiosas que podrían usarse para cultivar alimentos, especialmente en países empobrecidos. Hay estimaciones realistas que muestran que generar energía a partir de cultivos requiere más energía fósil que la energía que producen, y que no reducen sustancialmente las emisiones de gases con efecto invernadero, cuando se incluyen todos los factores en los cálculos.

Más aún, causan irreparables daños a los suelos y al medio ambiente.

Los biocombustibles pueden también producirse a partir de chips de madera, residuos de cultivos y otros desechos agrícolas e industriales, los cuales no compiten por suelo, pero cuyos impactos ambientales son aún sustanciales.

Usos de la Celulosa

La celulosa, en términos generales se puede definir como un polisacárido constituido por moléculas de D-glucosa unidas por enlaces B(1->4) glucosídicos. Es el compuesto orgánico más difundido en la naturaleza; componente principal de las paredes celulares vegetales (p.Ej en las maderas, en las fibras de algodón) en las cuales se encuentra junto con hemicelulosa, pectina, extensina (que actúan como aglutinante entre las fibras celulósicas) y lignina. La hidrólisis completa de la celulosa con ácidos rinde glucosa, pero la hidrólisis parcial produce el disacárido celobiosa. La nitrocelulosa, el acetato de celulosa, y el xantato de celulosa (rayón) son ésteres de la celulosa que tienen una gran aplicación técnica; la que se obtiene de la madera es la pasta de celulosa.

¿Para qué sirve la celulosa?

Es el principal componente en la manufactura de papeles y cartones y también, en pequeñas cantidades, se encuentra en productos como el rayón

, películas fotográficas , celofanes, explosivos...etc

Del proceso de manufactura de la celulosa se extraen, además,otros derivados como la trementina y el “tall oil” que son usados como insumos en la industria química para la producción de aromas, diluyentes, jabones y alimentos.

La celulosa blanca de fibra larga se usa principalmente para agregar resistencia a los papeles y cartulinas, y la celulosa blanca de fibra corta se usa para dar suavidad y como relleno. Dependiendo de la proporción en las mezclas se obtienen papeles para diferentes usos.

Actualmente existen más de 450 variedades de papeles según la clasificación de la International Pulp and Paper Directory.

En los últimos tiempos debido a la preocupación por el medio ambiente ha cobrado mayor importancia a nivel mundial el uso adecuado de los recursos naturales y, en consecuencia, en la industria de los papeles y cartones el reciclaje es cada vez más importante , creciendo la recuperación de cartones y papeles para reciclar de 48 a 134 millones de toneladas entre 1980 y 1998 a nivel mundial, o lo que es lo mismo de un 23% a un 45%.

La degradación de las fibras impone límites a la fracción de papeles que se pueden producir con fibras recicladas, por lo que constantemente se deben agregar fibras vírgenes para su producción. A continuación expongo un diagrama donde se muestra la pirámide de reciclaje de papeles:

Todo esto en cuanto al plano más general de la celulosa que es a grandes rasgos un polímero natural.

Los polímeros han existido desde mucho antes que nosotros, podemos decir que son tan antiguos como la vida misma, ya que toda la vida en la tierra se basa en tres tipos de polímeros: DNA, RNA y proteínas. Nos centraremos en algunos de los polímeros sintéticos, hechos por los seres humanos, especialmente los derivados de la celulosa.

El primer polímero sintético fue de hecho el cuero , un polímero natural modificado, una forma artificialmente reticulada de las proteínas encontradas en las pieles animales. El curtido del cuero fue descubierto hace miles de años, nos centraremos en algunos posteriores fundamentalmente derivados de la celulosa. Ocupan un lugar especial en la historia de los polímeros porque su creación constituyó, en gran medida, el principio de una explosión en la invención de polímeros sintéticos que aún continúa en nuestros días.

Los derivados de la celulosa son formas de celulosa, un polímero que se encuentra en la madera, el algodón y el papel, los cuales han sido modificado químicamente. Los científicos comenzaron a producirlos a mediados del siglo XIX , mucho antes de lo que supiéramos realmente qué era un polímero.

Cellulose Nitrate

El primero apareció cuando un científico hizo reaccionar la celulosa, en la forma de algodón, con el ácido nítrico. El resultado fue el nitrato de celulosa.

También este nitrato era llamado pólvora de algodón por ser un poderoso explosivo. Pronto sustituyó la pólvora común como carga explosiva de la munición para los rifles y la artillería.

El nitrato de celulosa es también, un termoplástico, y fue utilizado rápidamente para hacer bolas de billar, con el peligro de que podían estallar únicamente con el golpe de un taco.

El nitrato de celulosa también fue utilizado para elaborar un polímero conteniendo un material compuesto, el vidrio de seguridad. Éste estaba formado por una lámina de celulosa entre dos capas de vidrio . La lámina de nitrato de celulosa mantenía unido el vidrio en caso de que éste se rompiera. Esto fue un gran aporte para los parabrisas de los automóviles: En caso de accidente, el vidrio podría romperse pero los fragmentos permanecerían adheridos a la lámina de nitrato de celulosa, en lugar d proyectarse en incrustarse en los pasajeros.

Cellulose Acetate

Si la celulosa reacciona con el ácido nítrico para dar nitrato de celulosa si la hacemos reaccionar con ácido acético cabe suponer que obtendríamos

acetato de celulosa que se utiliza como fibra usada por ejemplo, en los vestidos de fiesta. Como termoplástico también se utiliza para películas fotográficas . Previamente se había utilizado el nitrato de celulosa , pero la combinación del nitrato inflamable y de los bulbos calientes del proyector de películas acabó causando numerosos incendios. La solución a este problema fue el acetato de celulosa no sólo en este campo sino que también lo sustituyó en la fabricación de vidrios de seguridad.

Rayon

Este nombre ha sido utilizado para denominar a diversos polímeros, pero hoy cuando hablamos de rayon nos referimos al xantato de celulosa. Se utiliza como fibra para hacer las ropas de rayón ( por ej. Camisas hawaianas). El rayón original fue en realidad en nitrato de celulosa, pero éste era inflamable y pronto fue reemplazado en la fibra por acetato y el xantato de celulosa.

La celulosa es modificada para hacer fibras porque los filamentos de celulosa que producen fibras de celulosa tienen una textura rugosa, no hay nada de malo en ello pero por otra parte la seda tiene filamentos lisos, que le confieren a la tela de seda su aspecto brillante . En cuanto se descubrió que las fibras de nitrato de celulosa eran también lisas y se podían utilizar para producir telas con brillo semejante al de la seda, los derivados de la celulosa fueron considerados como posibles reemplazantes económicos.

Fibras sintéticas

La producción de papel con fibras sintéticas se ha desarrollado a partir del arte de la producción japonesa del papel. Las fibras naturales largas de kozo mitsugama, y gampi, con largo de 5 a 10 mm, durante siglos han sido convertidas en papel semejante al no tejido. La unión por látex natural de las fibras largas naturales de la corteza del fique la practicaban los mayas y aztecas. En el s. XX estas antiguas artes de formación a mano del papel se han convertido en un proceso de manufactura a alta velocidad de fibras húmedas depositadas y sin tejer. Los no tejidos pueden producirse mediante proceso en húmedo o en seco.