Ilustración de la configuración experimental. Crédito: The Grainger College of Engineering en la Universidad de Illinois Urbana – Champaign
Para los investigadores del Grainger College of Engineering de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, se puede encontrar una nueva vía para reducir las emisiones de carbono. Un lado del aderezo para ensaladas, eso es.
En 2020, el gobierno federal de los Estados Unidos se comprometió a lograr emisiones de carbono neto-cero para 2050. Un paso importante hacia la neutralidad de carbono está adoptando combustible de aviación sostenible (SAF), una alternativa al combustible para aviones convencional que se realiza con materias primas renovables. Como parte de esta iniciativa, los ingenieros de Grainger han estado trabajando duro para crear los nanocatalizadores críticos para convertir el petróleo biocrude de los desechos de alimentos, como el aderezo para ensaladas en combustible de aviación sostenible.
Hong Yang, profesor de ingeniería química y biomolecular, y Yuanhui Zhang, profesor de ingeniería agrícola y biológica, unió fuerzas para abordar este problema.
Sus hallazgos, publicado En los avances científicos, presente un catalizador de bajo costo, escalable y reutilizable para producir una alternativa al combustible tradicional de aviones, lo que demuestra la primera producción de SAF a partir de Biocrude derivado de desechos de alimentos con catalizadores de carburo de metal no nocosos.
“Ya existe un esfuerzo de la industria para la producción de SAF en América del Norte, pero principalmente en competencia con el suministro de alimentos como el aceite de soja”, dijo Zhang. “Actualmente, Estados Unidos consume alrededor de 40 millones de toneladas de combustible para aviones anualmente, lo que solo incluye aproximadamente el 1% de SAF. Podríamos aumentar ese número a 10-20% de Biowaste solo”.
A diferencia de los combustibles de reacción tradicionales derivados del petróleo crudo fósil, SAF está hecho de recursos renovables como biomasa, cultivos de energía, desperdicio de alimentos, lodos de aguas residuales y floración de algas. Durante casi tres décadas, el laboratorio de Zhang ha estado trabajando para producir petróleo biocrude a través de la licuefacción hidrotérmica (HTL) de las corrientes de desechos orgánicos. HTL imita el proceso natural de formación de crudo fósil, pero acelera la línea de tiempo de conversión de millones de años a media hora.
Yang y Zhang pensaron que al abordar simultáneamente las emisiones de carbono y el desperdicio de alimentos podrían matar a dos pájaros de un solo piedra.
Después de recolectar desechos de alimentos de la planta de alimentos de Kraft en Champaign, Illinois, los investigadores utilizaron HTL para convertir los desechos en un petróleo de biocrude. Este biocrude se actualizó utilizando catalizadores de carburo de metales no preciosos desarrollados por Yang’s Lab.
“El carburo de molibdeno es una opción atractiva para un catalizador que ayuda a este proceso porque sus electrones de concha exterior interactúan con las moléculas de biocrude para eliminar el oxígeno”, dijo Yang.
Para su desperdicio específico de alimentos de elección, el equipo se concentró rápidamente en aderezo para ensaladas porque está preprocesado, homogéneo y alta en energía. A través de un proceso de conversión catalítica, los científicos pueden eliminar el oxígeno no deseado en estos biocrudes, convirtiéndolos en combustibles de hidrocarburos.
“También tenemos que ajustar los catalizadores agregando átomos de hierro y otras especies para producir moléculas de combustible con pesos moleculares que se parecen a la composición de combustible”, dijo Siying Yu, un estudiante graduado de ingeniería química y biomolecular y el primer autor del artículo.
En el futuro, Zhang y Yang continuarán colaborando con el objetivo de mejorar su diseño de catalizador para convertir mejor el biocrude hecho de otros biowaste para cumplir con los criterios de SAF. Específicamente, les gustaría que su catalizador funcione para una variedad de materias primas como las algas y las aguas residuales. Los nanocatalizadores de carburo de metal que desarrollaron también podrían ser aplicables para estudiar la producción de SAF a partir de productos de fermentación basados en oleoquímicos y materias primas basadas en cultivos.
“No hay un buen sustituto del combustible de aviación para el transporte aéreo de larga distancia, por lo que la investigación sobre productos SAF es muy necesaria”. Dijo Yang. “Soy optimista porque a nuestros estudiantes aman este tema de investigación. Quieren trabajar en algo que cambie el mundo”.
Otros coautores en este estudio incluyeron a Haozhen He, Runnan Gao y Anran Song del Departamento de Ingeniería Química e Biomolecular; Sabrina Summers y Buchun Si del Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica; y Zhibin Yang y Joshua Heyne de la Universidad Estatal de Washington. Yang está afiliado al Departamento de Química, el Laboratorio de Investigación de Materiales, el Instituto de Investigación de Prairie y el Centro de Innovación Avanzada de Bioenergía y Bioproductos.
Más información: Siying Yu et al, mejorando el petróleo de biocrude en combustible de aviación sostenible utilizando nanocatalizadores de carburo de molibdeno de hierro respaldados por zeolita, avances científicos (2025). Dos: 10.1126/sciadv.adu5777
Proporcionado por la Universidad de Illinois Grainger College of Engineering
Cita: Emparejamiento del desperdicio de alimentos y nanocatalizadores para reducir las emisiones de carbono en la aviación (2025, 23 de agosto) Recuperado el 23 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-pairing-food-nanocatalysts-carbon-emissions.html
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