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Una investigación internacional en la que ha participado el Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un nuevo
tipo de catalizadores híbridos orgánicos-inorgánicos a través de la
encapsulación de enzimas en el seno de nanoesferas huecas. Estas
nanoesferas, delimitadas por una cubierta porosa de sílice, podrían ser
empleadas como biocatalizadores para la producción de biodiesel de
manera más eficiente. El trabajo se publica en la revista Catalysis
Today.
El biodiesel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de
lípidos naturales, como aceites vegetales o grasas animales, reciclados
o no, mediante procesos químicos industriales, y que se aplica en la
preparación de sustitutos totales o parciales del gasóleo obtenido del
petróleo. El principal inconveniente relacionado con la producción de
esta energía limpia y renovable es que los aceites vegetales necesarios
para el proceso de producción han de tener un bajo contenido en ácidos
grasos libres, agua y triglicéridos insaturados. Los aceites con estas
propiedades son caros y más apropiados para el consumo humano.
La posibilidad de utilizar materias primas más baratas requiere, además,
el empleo de catalizadores alternativos a los hidróxidos utilizados
actualmente, que muestran una reducida eficiencia en la producción de
biodiesel: los rendimientos y selectividades son bajos y los consumos de
catalizador son altos. “Siguiendo este enfoque, los procesos de
producción de biodiesel catalizado por enzimas, estabilizados en el seno
de matrices porosas, han sido probados recientemente y suponen una
alternativa prometedora y atractiva”, explica el investigador del CSIC
Avelino Corma, del Instituto de Tecnología Química, centro mixto del
CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia.
“El problema que surge a la hora de preparar un biocatalizador es la
preservación de la estabilidad y la actividad de la enzima inmovilizada.
Generalmente, el medio en que se inmoviliza la enzima es muy importante
para poder preservar su conformación activa y natural. Siguiendo este
razonamiento, nosotros pensamos que atrapar una enzima en un medio
natural acuoso rodeado con una membrana silícea debería ser posible”,
añade Corma.
Los investigadores del Instituto de Tecnología Química han sido capaces
de sintetizar un sólido de materia orgánica-inorgánica con forma
esférica en el que hay una enzima como compuesto activo encapsulada. “La
parte orgánica de esta nanoesfera cuenta con una lipasa aislada del
hongo Rizhomucor miehei como enzima.
La nanoesfera está cubierta por una cáscara porosa de sílice inorgánica
que aísla, protege y estabiliza las moléculas bioactivas del interior.
Además, la cantidad de lipasa y sílice utilizadas durante el
procedimiento de inmovilización se han optimizado con el fin de obtener
un biocatalizador heterogéneo, activo y estable.
Estas nuevas nanoesferas híbridas han sido probadas para catalizar
reacciones químicas típicas de la producción de biodiesel, y han sido
capaces de conservar su actividad después de cinco ciclos de reacción,
lo que demuestra que su eficacia catalizadora es superior a la de la
enzima libre. Ahora queda emplear este hallazgo en una potencial
aplicación industrial”, concluye el investigador.
En este estudio también han participado investigadores de la Universidad
de Calabria, en Italia.
Fuente: CSIC 24/09/2012
A. Macario, F. Verri, U. Diaz, A. Corma, G. Giordano. Pure silica
nanoparticles for liposome/lipase system encapsulation: Application in
biodiesel production. Catalysis Today. DOI:
http://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2012.07.014
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