{"id":14764,"date":"2025-09-26T14:22:05","date_gmt":"2025-09-26T20:22:05","guid":{"rendered":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=14764"},"modified":"2026-01-12T11:24:50","modified_gmt":"2026-01-12T17:24:50","slug":"produccion-de-un-combustible-renovable-para-aviacion-utilizando-lodo-residual-como-materia-prima","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=14764","title":{"rendered":"Producci\u00f3n de combustible renovable para aviaci\u00f3n utilizando lodo residual como materia prima"},"content":{"rendered":"
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Enrique Contreras-Va\u0301zquez*
\nJose\u0301 J. Cano-Go\u0301mez* ORCID: 0000-0003-3761-7736
\n<\/span>Gerardo A. Flores-Escamilla** ORCID: 0000-0002-7810-098X
\n<\/span>Jose\u0301 de los S. Lo\u0301pez-La\u0301zaro** ORCID:0000-0002-6461-1623
\n<\/span>Magi\u0301n Lapuerta-Amigo*** ORCID:0000-0001-7418-1412<\/span><\/p>\n

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CIENCIAUANL \/ AN\u0303O 28, No.134, noviembre-diciembre 2025<\/p>\n

DOI: https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl28.134-4<\/span><\/a><\/p>\n

Descargar PDF<\/a><\/p>\n

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RESUMEN<\/h4>\n
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El 2% de las emisiones de gases contaminantes globales se generan en la aviacio\u0301n civil, y la bioturbosina (BJF) es una alternativa prometedora para reducir dichas emisiones. El hidroprocesamiento de a\u0301cidos grasos (HEFA) permite su produccio\u0301n a partir de diferentes materias primas como lodos residuales. En este trabajo, se investiga el HEFA de lodos residuales en la produccio\u0301n de BJF utilizando Cu\/SAPO-11 como catalizador. El rendimiento ma\u0301ximo para la produccio\u0301n de BJF fue 57%, con una carga de 6%Cu\/SAPO-11 a 300oC, 20 bar de N2 y 5 h. Este proyecto destaca el uso de lodos residuales para la produccio\u0301n de bioturbosina.<\/p>\n

Palabras clave: biocombustible, catalizadores, HEFA, valorizacio\u0301n, emisiones.<\/p>\n

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ABSTRACT<\/h4>\n
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Civil aviation accounts for 2% of global pollutant emissions, and biofuel turbocharging (BJF) is a promising alternative for reducing these emissions. Hydroprocessing of fatty acids (HEFA) allows its production from different feedstocks, such as waste sludge. In this work, HEFA from waste sludge is investigated in the production of BJF using Cu\/SAPO-11 as a catalyst. The maximum yield for BJF production was 57%, with a 6% Cu\/SAPO-11 loading at 300\u00b0C, 20 bar N2, and 5 h. This project highlights the use of waste sludge for bioturbosine production.<\/em><\/p>\n

Keywords: biofuel, catalysts, HEFA, valorization, emissions, bioturbosine.<\/em><\/p>\n

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Distintos reportes han esclarecido que el sector de aviacio\u0301n civil contribuye con aproximadamente 2% de las emisiones de gases de efecto invernadero que se liberan a la atmo\u0301sfera a nivel mundial (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2022). Por lo anterior, distintos organismos como la Organizacio\u0301n de Aviacio\u0301n Civil Internacional han establecido metas, por ejemplo el Fly Net Zero, en busca de alcanzar cero emisiones netas en el sector. La bioturbosina (BJF) es un combustible sustentable para la aviacio\u0301n que podri\u0301a reducir hasta en un 80% las emisiones de CO2 en todo su ciclo de vida comparado con la turbosina fo\u0301sil (International Air Transport Association, n.d.). Tan so\u0301lo en 2021, cerca de 140 millones <\/span>de litros de bioturbosina fueron generados a partir de fuentes vegetales y aceites animales, principalmente.<\/span><\/p>\n

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No obstante, hoy en di\u0301a, distintos gobiernos a nivel mundial promueven la transicio\u0301n del uso de fuentes vegetales hacia los residuos industriales como materia prima en los procesos productivos de biocombustibles. El lodo residual (LR) es un desecho que proviene de la planta de tratamiento de aguas, y puede ser la materia prima en la manufactura de bioturbosina debido a su alto contenido de a\u0301cidos grasos libres (80%) (Shafer et al<\/em>., 2006). Una planta puede producir hasta 40 metros cu\u0301bicos de LR al mes.<\/p>\n

Actualmente, estos LR son confinados y representan cerca del 50% de los costos operativos de una planta de tratamientos de agua. Los procesos de Fischer-Tropsch y el de alcohol-a-turbosina han sido empleados como rutas de si\u0301ntesis de bioturbosina, no obstante, su demanda energe\u0301tica y de insumos, y la discrepancia en la composicio\u0301n de la bioturbosina generada, las mantiene en vi\u0301as de investigacio\u0301n. Por otro lado, la metodologi\u0301a de hidroprocesamiento de a\u0301cidos grasos (HEFA), la cual utiliza catalizadores de metales soportados, ha sido una de las rutas de produccio\u0301n de bioturbosina aprobadas para su uso en vuelos civiles alrededor del mundo (Vedachalam et al<\/em>., 2021).<\/p>\n

La bioturbosina sintetizada mediante HEFA se ha convertido en una alternativa de su homologo\u0301 fo\u0301sil debido a su alta densidad energe\u0301tica y menor requerimiento de insumos que otras rutas de si\u0301ntesis (Niu et al<\/em>., 2019). Vedachalam et al<\/em>. (2021) sintetizaron bioturbosina a partir de cera residual mediante HEFA en presencia catalizadores de Pt soportados en material a base Si y Al. Los autores destacaron la importancia de los sitios a\u0301cidos en los catalizadores empleados en reacciones HEFA, ya que se favorecen los procesos de hidrocraqueo e hidroisomerizacio\u0301n.<\/p>\n

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Por su parte, Ayandiran et al<\/em>. (2019) obtuvieron hasta un 60% en rendimiento para la produccio\u0301n de bioturbosina, donde se emplearon catalizadores de \"\"<\/a>destacando que el Cu presentaba mayor selectividad a la remocio\u0301n de mole\u0301culas de oxi\u0301geno de enlaces C=O presentes en los a\u0301cidos grasos libres y triglice\u0301ridos. El objetivo de este trabajo es sintetizar bioturbosina empleando catalizadores de Cu soportados sobre zeolita SAPO-11, utilizando lodo residual como una nueva fuente de materia prima.<\/p>\n

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METODOLOGI\u0301A<\/h4>\n
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El proceso de si\u0301ntesis de bioturbosina se describe a continuacio\u0301n. Se recolectaron lodos residuales de la planta de tratamiento de aguas residuales de Agua y Drenaje de Monterrey, ubicada en el municipio de Apodaca, Nuevo Leo\u0301n. Los LR se filtraron y se sometieron a un ban\u0303o a\u0301cido (6% v\/v, H2SO4) a 80oC durante una hora, con agitacio\u0301n constante (950 rpm) para promover la separacio\u0301n de fases. Al finalizar el ban\u0303o a\u0301cido se obtuvieron tres fases (Moreno-Caballero, 2020): i) a\u0301cidos grasos libres (AGL) en la fase superior, ii) materia orga\u0301nica (tierra, grasa sin separar, entre otros) en la fase intermedia, y iii) sales inorga\u0301nicas \"\"<\/a> en la fase inferior. Los AGL extrai\u0301dos se llevaron a un proceso de un solo paso esterificacio\u0301n-transesterificacio\u0301n a 60\u00b0C, cuatro horas, relaciones 10:1 metanol:grasa, 0.1:1 catalizador (cloruro de colina y a\u0301cido tolueno sulfo\u0301nico):grasa, y 350 rpm. El producto obtenido (biodie\u0301sel) fue empleado en las reacciones de hidroprocesamiento.<\/p>\n

La zeolita SAPO-11 fue utilizada como soporte en la reaccio\u0301n de HEFA, la cual se sintetizo\u0301 con base en el procedimiento propuesto por Lok et al<\/em>. (1987)-Patente 4440871. Se uso isopropo\u0301xido de aluminio, si\u0301lica coloidal y a\u0301cido fosfo\u0301rico a manera de precursores de Si, Al y P en cantidades adecuadas para obtener una relacio\u0301n molar de producto de 0.032 Al: 0.042 P: 0.006 \"\"<\/a> El resultado obtenido fue sometido a tratamiento hidrotermal a 200\u00b0C por 48 h. Posteriormente, se filtro\u0301, se lavo\u0301, se seco\u0301 en aire a 60\u00b0C y se calcino\u0301 en flujo de aire a 600\u00b0C por 24 h. Finalmente, el Cu es soportado en la zeolita SAPO-11 aplicando el me\u0301todo de impregnacio\u0301n hu\u0301meda incipiente. Se utilizo\u0301 \"\"<\/a>como precursor para lograr cargas nominales de 4 y 6% en masa en los catalizadores. Las muestras fueron secadas a 65oC, se calcinaron a 350oC durante una hora y se redujeron en una mezcla de \"\"<\/a> a 350oC por dos horas. Una vez sintetizado el catalizador de Cu\/SAPO-11 se realiza el hidroprocesamiento de los AGL tratados (biodie\u0301sel).<\/span><\/p>\n

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Para las pruebas de reaccio\u0301n HEFA se an\u0303adieron los AGL pretratados en el proceso de esterificacio\u0301n-transesterificacio\u0301n y el catalizador a dos diferentes relaciones 20:1 y 30:1 (Contreras-Va\u0301zquez, 2024). Asimismo, se estudio\u0301 el efecto de la atmo\u0301sfera reactiva en el sistema: \"\"<\/a> Los productos de la reaccio\u0301n fueron separados a trave\u0301s de destilacio\u0301n fraccionada y los compuestos que conforman la bioturbosina fueron analizados por cromatografi\u0301a de gases, empleando un detector de ionizacio\u0301n de flama y una columna Agilent J&W GC column (30 m x 0.25 mmID x 0.25 mm). La tabla I muestra los co\u0301digos empleados en la bioturbosina sintetizada dependiendo de las condiciones de reaccio\u0301n de cada experimento realizado en este trabajo. Con la ecuacio\u0301n (1) se determino\u0301 el rendimiento (%m\/m) en la generacio\u0301n de BJF.<\/p>\n

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Donde \u03b3 es el rendimiento ma\u0301sico para la produccio\u0301n de bioturbosina; \"\"<\/a>, es el peso final de bioturbosina obtenido despue\u0301s de las reacciones HEFA; \"\"<\/a> es la masa inicial de biodie\u0301sel utilizado como materia prima en las reacciones HEFA.\"\"<\/a><\/p>\n

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RESULTADOS Y DISCUSIO\u0301N<\/h4>\n
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Los resultados en la figura 1 indican que la relacio\u0301n masa de biodie\u0301sel:catalizador (20:1 y 30:1) y la carga de catalizador (4% y 6% Cu) no tienen un efecto significativo sobre el rendimiento de produccio\u0301n (desviacio\u0301n porcentual <13%) de la bioturbosina bajo la atmo\u0301sfera de mezcla \"\"<\/a> Esta condicio\u0301n sugiere el poder utilizar menor cantidad de catalizador, obteniendo rendimientos de alrededor del 50%. Por otro lado, bajo atmo\u0301sfera de reaccio\u0301n de \"\"<\/a> puro y carga de 6% de Cu, se logran rendimientos de 50% y 48% a relaciones masa de 30:1 y 20:1, respectivamente. Este comportamiento concuerda con los resultados obtenidos en atmo\u0301sfera de mezcla \"\"<\/a>\u00a0para cargas de 6%Cu\/SAPO-11.<\/p>\n

\"\"El mayor rendimiento en la produccio\u0301n de bioturbosina fue de 57% utilizando \"\" <\/a>puro, 4%Cu\/ SAPO-11, y relacio\u0301n 30:1. Estos resultados nos indican la posibilidad de sustituir atmo\u0301sferas reactivas de \"\" <\/a>por \"\"<\/a> puro, disminuyendo los riesgos operativos y el consumo de insumos con mayor costo. El alto rendimiento obtenido por este catalizador podri\u0301a ser atribuido a una mejor interaccio\u0301n entre sus sitios activos y el biodie\u0301sel durante la reaccio\u0301n. La figura 2 muestra el efecto de la carga del catalizador sobre la distribucio\u0301n de cadenas de hidrocarburos \"\"<\/a> en ambas atm\u00f3sferas reactivas. Ambas atm\u00f3sferas presentan las mismas cadenas de hidrocarburos \"\"<\/a>, sin embargo, se presenta un incremento de aproximadamente 0.2 en la fraccio\u0301n mol del \"\"<\/a>\u00a0para una carga de catalizador de 20:1 y una atm\u00f3sfera de \"\"<\/a>, mientras que en las cadenas de \"\"<\/a> esta diferencia es menor a 0.1 fraccio\u0301n mol.<\/span><\/p>\n

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Sin embargo, conforme las cadenas de hidrocarburos aumentan a \"\"<\/a> el efecto de la carga del catalizador es ma\u0301s evidente. El Cu, a diferencia de catalizadores como el Ni y Co, muestra una selectividad mejor distribuida hacia cadenas de hidrocarburos de \"\"<\/a>\u00a0 caracteri\u0301sticas de la turbosina de origen fo\u0301sil. Esto se asocia a la propiedad de los catalizadores de Cu para promover la desoxigenacio\u0301n del grupo C=O presente en los a\u0301cidos grasos este- rificados, lo cual favorece la produccio\u0301n de hidrocarburos, mismos que posteriormente se dividen en compuestos ma\u0301s ligeros por reacciones secundarias de hidrocraqueo y craqueo te\u0301rmico.<\/span><\/p>\n

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Este tipo de reacciones tambie\u0301n pueden promover la formacio\u0301n de cadenas de hidrocarburos ma\u0301s grandes \"\"<\/a> (figura 2; Contreras-Va\u0301zquez, 2024). No obstante, este tipo de hidrocarburos no son deseables de la turbosina fo\u0301sil y deberi\u0301an ser separadas por destilacio\u0301n. Raza et al<\/em>. (2021) mencionan que las cadenas de hidrocarburos deseables en la turbosina se encuentran entre \"\"<\/a>La presencia de cadenas ma\u0301s largas no es favorable, ya que eleva el punto de congelacio\u0301n, aumentando el riesgo de formacio\u0301n de cristales de cera a bajas temperaturas, lo que puede obstruir filtros y tuberi\u0301as. Adema\u0301s, estos compuestos presentan menor volatilidad, dificultando la atomizacio\u0301n y la combustio\u0301n eficiente, lo que reduce la eficiencia del motor y aumenta las emisiones.\"\"<\/a><\/p>\n

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CONCLUSIONES<\/h4>\n
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Las cargas de catalizador de Cu (4 y 6%) en las reacciones de HEFA muestran diferencias menores al 0.1 fraccio\u0301n mol en las cadenas de \"\"<\/a>,<\/span> permitiendo utilizar cargas al 4%. El ma\u0301ximo rendimiento en la produccio\u0301n de bioturbosina fue de 57% en atmo\u0301sfera de nitro\u0301geno puro, lo que sugiere que pudiera reducirse parcial o totalmente el uso hidro\u0301geno en este tipo de reacciones. Se observo\u0301 que la bioturbosina generada en este trabajo se compone de hidrocarburos de \"\"<\/a>, representativos a la turbosina de origen fo\u0301sil. Esta condicio\u0301n se asocia a una mayor remocio\u0301n de enlaces C=0, caracteri\u0301stico de los sitios activos del Cu. Este estudio resalta el uso potencial de lodos de aguas residuales en la generacio\u0301n de bioturbosina, promoviendo la valorizacio\u0301n de desechos.<\/span><\/p>\n

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FINANCIADOR<\/h4>\n
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Agradecimiento a la Secretari\u0301a de Ciencia, Humanidades, Tecnologi\u0301a e Innovacio\u0301n (Secihti) por el financiamiento otorgado para el desarrollo del presente proyecto con el nu\u0301mero CBF2023-2024-1830.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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* Universidad Auto\u0301noma de Nuevo Leo\u0301n, San Nicola\u0301s de los Garza, Me\u0301xico. ** Universidad Jua\u0301rez Auto\u0301noma de Tabasco, Cunduaca\u0301n, Me\u0301xico. *** Universidad de Castilla-La Mancha, Ciudad Real, Espan\u0303a.
\nContacto: enrique.contrerasvzqz@uanl.edu.mx, jose.canogmz@uanl.edu.mx, gerardo.florescm@uanl.edu.mx, adminojs@ujat.mx, magin.lapuerta@uclm.es<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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REFERENCIAS<\/h4>\n
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Recibido: 16\/06\/2025 <\/strong>
\nAceptado: 15\/08\/2025<\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Enrique Contreras-Va\u0301zquez* Jose\u0301 J. Cano-Go\u0301mez* ORCID: 0000-0003-3761-7736 Gerardo A. Flores-Escamilla** ORCID: 0000-0002-7810-098X Jose\u0301 de los S. Lo\u0301pez-La\u0301zaro** ORCID:0000-0002-6461-1623 Magi\u0301n Lapuerta-Amigo*** ORCID:0000-0001-7418-1412 CIENCIAUANL \/ AN\u0303O 28, No.134, noviembre-diciembre 2025 DOI: https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl28.134-4 Descargar PDF   RESUMEN El 2% de las emisiones de gases contaminantes globales se generan en la aviacio\u0301n civil, y la bioturbosina (BJF) es una alternativa prometedora para reducir dichas […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":14817,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[],"class_list":["post-14764","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-investigacion"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/14764","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=14764"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/14764\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":14881,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/14764\/revisions\/14881"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/14817"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=14764"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=14764"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=14764"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}