Un equipo de científicos rusos ha hecho un descubrimiento innovador que podría mejorar significativamente la producción de biodiésel. Este avance se logró gracias a un peculiar arbusto tropical venenoso. Mediante el uso de procesamiento en redes neuronales, desarrollaron un método que reducirá los costos de producción, especialmente para los países de África y Sudamérica, donde la nuez del arbusto crece en abundancia.
El biodiésel es un tipo de combustible producido a partir de ésteres metílicos con ácidos grasos de cadena larga, derivados del aceite vegetal y las grasas animales. Los especialistas resaltan sus ventajas sobre el gasóleo derivado del petróleo, ya que su uso ayuda a reducir las emisiones de gases de escape, partículas e hidrocarburos no quemados. Además, el biodiésel es biodegradable, no tóxico y puede utilizarse en cualquier motor diésel en estado puro o en mezclas.
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No obstante, la producción de biodiésel enfrenta desafíos, como la alta viscosidad, la escasa volatilidad y la presencia de cadenas de hidrocarburos con dos o más dobles enlaces carbono-carbono, lo que se conoce como polinsaturación. Para superar estos obstáculos, los científicos recurren a diversos procesos químicos, y uno de ellos es la transesterificación.
La transesterificación es un método seguro para modificar las propiedades físicas y químicas de los ésteres (grasas y aceites) mediante el intercambio de residuos ácidos entre grasas. Esta técnica es ampliamente utilizada por los fabricantes de grasas especiales en Europa y en la antigua Unión Soviética.
El equipo de investigación, conformado por científicos de la Universidad Técnica Estatal de Don (DonSTU) y del Centro Federal de Agroingeniería Científica (FNAC VIM), en colaboración con investigadores de la Universidad de Petróleo y Energía de Dehradun, India, se enfocó en optimizar los parámetros del proceso de transesterificación de aceites vegetales derivados de las semillas de la nuez de Barbados (Jatropha curcas). Utilizando el procesamiento en redes neuronales, pudieron predecir las características del biodiésel producido y mejorar la calidad del combustible resultante, al tiempo que reducían los costos laborales del proceso de producción.
Vadim Bolshev, jefe del laboratorio de investigación Complejos eléctricos inteligentes de máquinas agrícolas de la DonSTU, afirmó que clasificaron los parámetros más importantes del proceso de transesterificación en función de su máxima influencia en las propiedades del biodiésel. Se estableció una correlación positiva entre la temperatura y la duración del proceso, y una correlación negativa entre el contenido de metanol y la concentración de catalizador.
Los investigadores destacaron que el modelo resultante mostró una superioridad sobre otros modelos de entrenamiento automático en cuanto a la precisión de la predicción del volumen y la viscosidad del biocombustible resultante, con mejoras del 10% y el 8%, respectivamente.
Este estudio cobra especial relevancia para los países de África y Sudamérica, donde la nuez de Barbados crece como mala hierba. De hecho, la nuez ha sido cultivada a escala industrial en la India y China debido a su potencial como una de las mejores materias primas para la futura producción de biodiésel.
El equipo científico internacional tiene planes de continuar su trabajo, con el objetivo de mejorar la calidad de la predicción del modelo de aprendizaje profundo mediante el aumento del número de datos entrenados y la utilización de diferentes tipos de materias primas. También será necesario realizar evaluaciones técnicas, económicas, energéticas y exergéticas para medir la eficiencia térmica del modelo en la producción de biodiésel, así como la evaluación del ciclo de vida del proceso.
Con este importante descubrimiento, se abre una nueva perspectiva para mejorar la producción de biodiésel y reducir los costos, lo que beneficiará tanto al medio ambiente como a la industria de los biocombustibles.