Este documento describe los diferentes tipos de biocombustibles, incluyendo biocombustibles de primera, segunda, tercera y cuarta generación. Explica los procesos de producción de bioetanol y biodiesel de primera generación a partir de materias primas como maíz, caña de azúcar y aceites vegetales. También describe la producción de bioetanol de segunda generación a partir de biomasa lignocelulósica y el uso de microalgas para biocombustibles de tercera generación.

1. ESTUDIANTE: QUISPE CAMATICONA, NORA MAGALY
DOCENTE: DR. HEBERT H. SOTO GONZALES
CURSO: BIOTECNOLOGIA
CICLO:VII
ILO-2020
UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL

2. Se entiende por biocombustible aquellos combustibles que se
obtienen de biomasa. El término biomasa, en el sentido amplio,
se refiere a cualquier tipo de materia orgánica que haya tenido su
origen inmediato en el proceso biológico de organismos
recientemente vivos, como plantas, o sus deshechos metabólicos
(el estiércol); el concepto de biomasa comprende productos tanto
de origen vegetal como de origen animal(Salinas & Gasca, 2009).
■ Los biocombustibles pueden clasificarse en primera,
segunda, tercera y cuarta generación de acuerdo al tipo de
materia prima que se utiliza para elaborar el combustible.

3. EL BIOETANOL
La producción de etanol de primera
generación o etanol convencional, es un
producto químico obtenido a partir de la
fermentación de los azúcares que se
encuentran en los productos vegetales,
tales como cereales, remolacha, caña
de azúcar, sorgo o biomasa.
proceso de producción
Dilución: Es la adición del agua para ajustar la cantidad de azúcar en la mezcla o
(en última instancia) la cantidad de alcohol en el producto. Es necesaria porque la
levadura, usada más adelante en el proceso de fermentación, puede morir debido
a una concentración demasiado grande del alcohol.
Conversión: La conversión es el proceso de convertir el almidón/celulosa en
azúcares fermentables. Puede ser lograda por el uso de la malta, extractos de
enzimas contenidas en la malta, o por el tratamiento del almidón (o de la
celulosa) con el ácido en un proceso de hidrólisis ácida.
Fermentación: La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico realizado por
las levaduras, básicamente. De la fermentación alcohólica se obtienen un gran
número de productos, entre ellos el alcohol
Destilación o Deshidratación: La destilación es la operación de separar, mediante
calor, los diferentes componentes líquidos de una mezcla (etanol/agua). Una
forma de destilación, conocida desde la antigüedad, es la obtención de alcohol
aplicando calor a una mezcla fermentada.
Son aquéllos provenientes de la biomasa,
especialmente de cultivos agrícolas
destinados a la alimentación humana,
para diferenciarlos de la segunda
generación que no compite con la
producción de alimentos (Bioetanol,
Biodiesel y Biogas).

4. EL BIODIESEL
Biodiesel es por definición un biocarburante o
biocombustible líquido producido a partir de los aceites
vegetales y grasas animales, siendo la soja, la colza, y el
girasol, las materias primas más utilizadas para este fin.
Para la producción de biodiesel de primera generación, es
necesario disponer de biomasa o productos agrícolas ricos
en aceite o grasas de animales (vacunos, cerdos y aves). En
este caso, la tecnología que se utiliza se basa en la
conversión termoquímica, que consiste en retirar la glicerina
de estos productos, el método siendo el más utilizado el de
la transesterificación de los aceites y grasas en general.
Este consiste en separar la glicerina con el uso de un
alcohol (metanol o etanol) y de un catalizador básico
(hidróxido de sodio o potasio.
El biogás: es un tipo de energía de biomasa, que se obtiene
producto de la digestión anaeróbica o fermentación de la materia
orgánica.
El proceso de obtención de biogás es llamado digestión anaerobia,
preferentemente de residuos agropecuarios (biomasa como rastrojos
agrícolas y materia orgánica en general y purines de ganado). La
biodigestión anaeróbica se realiza en estanques o reactores especiales,
donde participa un complejo de cuatro bacterias que intervienen en la
producción de biogás, cuyo componente principal es el metano. El
proceso lo inicia una de las bacterias, la que desintegra la materia
orgánica, interviniendo enseguida un segundo tipo de bacteria,
encargada de descomponer la materia orgánica en ácidos grasos;
después actúan las bacterias que convierten los ácidos grasos en ácido
acético y, finalmente, las bacterias que convierten el ácido acético en
biogás (Cavieres, 2008).

5. ■ La segunda generación es actualmente la más
estudiada. La ventaja de este proceso es que
presenta una huella nula, incluso negativa, de CO2.
La materia prima más utilizada y en la que nos
vamos a centrar es el residuo lignocelulósico
procedente de la industria maderera y de la
agricultura.
PRODUCCIÓN DE BIOETANOL DE SEGUNDA
GENERACIÓN
Para la producción del bioetanol a partir de material lignocelulósico es
necesario realizar, por tanto, un pretratamiento, cuyo objetivo es el de
degradar las largas cadenas de polisacáridos en cadenas más cortas y
sencillas para su posterior hidrólisis enzimática ,que es un proceso
catalizado por celulasas.
Tras la hidrólisis comienza el proceso de fermentación, en la cual los
azúcares liberados durante la hidrólisis enzimática son transformados a
etanol por una microorganismo fermentativo (bacterias o levaduras).

6. ■ Tercera generación: para superar las desventajas
de las dos generaciones anteriores se planteó el
uso de algas tanto micro como macroscópicas
para la producción del bioetanol. El uso de
microalgas para la producción de biodiesel ha
surgido como una opción promisoria, debido a que
presentan mayor eficiencia fotosintética, son más
eficaces en la asimilación de CO2 y otros
nutrientes con respecto a las plantas.
¿Como se obtiene biocombustible de microalgas ?
PRIMERO : En microalgas verdes, la ruta
metabólica para la síntesis de ácidos grasos empieza
por la unión del complejo luz-biomasa, el cual está
mediado por la clorofila II y carotenoides, los cuales
capturan la energía lumínica en forma de fotones .
La energía es empleada por el fotosistema II en la
oxidación catalítica del agua, formando protones,
electrones y O2 molecular. Los electrones se
transportan mediante la cadena de transporte
fotosintética para promover la producción de NADPH
mediante la reducción de ferredoxina. Dentro del
lumen tilacoidal se genera un gradiente
electroquímico, debido a la liberación de protones
después de la oxidación de agua; el cual se emplea
para la formación de ATP mediante la vía ATP
sintasa.
Esquema de biosíntesis de lípidos en microalga

7. SEGUNDO: Los productos de la fotosíntesis
NADPH y ATP son sustratos del ciclo de Calvin ; donde
la enzima Rubisco cataliza la conversión de CO2 y
ribulosa-5-fosfato en dos triosas, las cuales son
convertidas subsecuentemente en piruvato y acetil-
CoA.
Las moléculas de acetil-CoA son carboxiladas dentro
del cloroplasto por acetil-CoAcarboxilasa (ACC) para la
síntesis de malonil-CoA , molécula que es transferida
a la proteína acarreadora de grupos acil (ACP) del
complejo multi-enzimático sintasa de ácidos grasos
(SAG); donde la subunidad cetoacil-ACP sintasa (CAS)
cataliza la condensación de malonil-ACP mediante
tres reacciones cíclicas: reducción, deshidratación y
reducción; condensando el producto con otra
molécula de malonil-CoA. El ciclo se repite hasta
formar cadenas saturadas de ácido palmítico o
esteárico . La enzima ACP-sintasa abre la cadena acil
y libera el ácido graso.
TERCERO: La primera reacción para la síntesis de
triacilgliceroles (TAG) es la condensación (acilación) de glicerol-
3-fosfato (G3P) con acil-CoA para formar lisofosfátido (LPA), el
cual es catalizado por acil-CoA: glicerol-sn-3-fosfato acil-
transferasa (GPAT) y otra molécula de acil-CoA para producir
fosfatidato (PA)). Posteriormente, PA puede ser desfosforilado
por la enzima ácido fosfatídico fosfatasa (PAP) para formar
diacilglicerol. Finalmente, la síntesis de TAG es catalizada por
acil-CoA: diacilglicerolacil-transferasa (DGAT), la cual incorpora
un tercer grupo acil-CoA a la molécula diacilglicerol, los TAGs
resultantes son almacenados en cuerpos de aceites, los cuales
son la materia prima para obtener biodiesel.
Esquema de biosíntesis de lípidos en microalga

8. Los biocombustibles de cuarta generación se
basan en organismos microscópicos producidos a
partir de microbios modificados genéticamente,
levadura, hongos, microalgas y cianobacterias que
convierten el co2 directamente a combustible o
modifican las capacidades de almacenamiento de
aceite de los organismos para la obtención de los
biocombustibles.
LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL: basado en el artículo
científico que lleva como título, microalgas para biodiesel: desarrollo de un
método de transformación genética para scenedemus almeriensis, una
especie con potencial industrial.
Autores: Yasmeen Dautor, Tarik Chileh, Patricia Úbeda Mínguez,
Aurora Mañas Fernández, Federico García-Maroto y Diego López Alonso
Propuso un método de transformación genética para S. almeriensis
con el objetivo inmediato de producir biodiesel
1. La especie utilizada ha sido Scenedesmus almeriensis es una especie de alga
verde (Clorofita) de agua dulce aislada por investigadores de la Universidad
de Almería procedente de charcos de desecación de invernaderos. Esta
especie soporta grandes fluctuaciones de temperatura, pH y salinidad
2. Para cultivar la microalga en medio líquido se ha utilizado TAP (Tris-acetato-
fosfato), un medio de rutina para algas verdes de agua dulce. En medio sólido
se ha cultivado en un medio comercial denominado agar nutritivo a pH 8. Los
cultivos se han realizado a 26° con un fotoperiodo de 18 horas de luz y 6 de
oscuridad.

9. 3. La transformación genética se ha llevado a cabo
mediante Agrobacterium tumefaciens LBA4404, una bacteria
especializada en infectar células vegetales. El vector de
transfor¬mación utilizado ha sido el plásmido pCAMBIA 1305.1 que
lleva un gen de selección que confiere resistencia a higromicina
además del gen GUS como reportero, en el segmento de DNA que es
transferido a la microalga (el denominado T-DNA).
Organización del T-DNA del vector pCAMBIA 1305.1. Se representan los dos
genes que contiene, hpt y GUS, flanqueados cada uno de ellos por sus
respectivos promotores (35S) y señales de terminación (poly-A); en medio
queda el sitio de clonación múltiple (MCS) y en los extremos los bordes
izquierdos (LB) y derecho (RB) que delimitan el T-DNA.
Agrobacterium tumefaciens

10. 4. El proceso de transformación genética ha consistido en
utilizar un cultivo joven (en fase exponencial) de S.
almeriensis se siembran una serie de placas y se cultivan
hasta que se forma una especie de césped de microalgas.
5. Aparte, con la antelación suficiente, se cultiva el A.
tumefaciens para tenerlo listo en el momento en que sea
necesario. Una vez que el césped verde de microalgas es
bien patente, a cada placa de éstas se le añade una cierta
cantidad del cultivo de A. tumefaciens y se mezcla todo bien,
a fin de propiciar el contacto entre las células de S. almer
iensis y las de A. tumefaciens.
6. Se dejan de este modo en co-cultivo durante cierto
periodo de tiempo. Transcurrido este periodo, se cosechan
las células con medio líquido TAP conteniendo cefotaxima.
(La cefotaxima es un antibiótico que mata a Agrobacterium
pero no afecta a Scenedesmus.)
7. Finalmente, sembramos las células cosechadas en placas
con medio selectivo (conteniendo higromicina) y las
dejamos crecer hasta que se ven a simple vista colonias
verdes.

11. ■ Se aplica para la generación de energía eléctrica, para la
calefacción de los hogares, también como combustible para los
medios de transporte, Ya que permiten la reutilización de
residuos y esta circunstancia disminuye el impacto ambiental
negativo (por ejemplo, la basura se puede utilizar para la
producción de biogás). Por otro lado, en la industria alimentaria y
en el sector hotelero donde se generan grandes volúmenes de
aceite vegetal usado debido a la gran demanda que han tenido
los productos fritos, lo cual se puede utilizar para obtener el
biodiesel .
■ Los biocombustibles reducen las emisiones de dióxido de azufre
y dióxido de carbono, la contaminación en los recursos hídricos y
en el suelo , además usa menos el petróleo y más las energías
renovables .

12. MATERIALES
 Hojas de colores
 Rollos de papel higiénico
 Temperas
 Tecnopor
 Tijera
 Silicona liquida
 Botella
 Lana de colores
 Frejoles
 Arroz
 Goma eva ,papel crepe, lápiz.

13. ■ BIOCOMBUSTIBLES DE
PRIMERA GENERACIÓN
Elaboración de la
mazorca de maíz
El
girasol

14. Biocombustibles
de primera
generación

15. ■ Para la elaboración del biocombustible de segunda a generación utilizamos,
tecnopor, lana, el cual representara el material lignocelulosico, durante el
proceso de producción de bioetanol, también se utilizó cartón en forma de
hexágonos pintados con tempera, finalmente se utilizó el rollo de papel
higiénico pintado con tempera amarilla para representar el bioetanol.

16. ■ Para representar el biocombustible de tercera generación
usamos un cartón, una hoja de color, el cual será la base
donde colocaremos trozos de lana, de tecnopor , granos de
arroz, para elaborar el proceso de biosíntesis de lípidos en
microalgas donde finalmente se obtiene materia prima para
producir biodiesel.