Especies De Plantas De Hidrocarburos En Desiertos Y Semi-Desiertos

Este artículo arroja luz sobre los cuatro tipos de especies de plantas de hidrocarburos en los desiertos y semi-desiertos. Los tipos son: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Algae y (4) Pedilanthus Macrocarpus.

Encuestas de Plantas de Hidrocarburos :

Muchas especies de plantas producen hidrocarburos que pueden usarse como combustibles y productos químicos, pero se debe tener en cuenta una cita bien conocida de Martin (1944): muchas más plantas contienen caucho de lo que generalmente se sabe, pero pocas contienen lo suficiente para que la extracción valga la pena. El más conocido es el caucho natural del árbol del caucho Hevea. Dichos hidrocarburos son químicamente más reducidos que los carbohidratos, es decir, contienen menos oxígeno por carbono y, por lo tanto, pueden usarse más directamente.

El caucho natural también se puede producir a partir del arbusto del desierto Parthenium argentatum (guayule) y grandes cantidades se han producido en el pasado en México.

Al mismo tiempo, hay esfuerzos para seleccionar y establecer plantaciones de prueba de cultivos que producen hidrocarburos de menor peso molecular que el caucho. La idea de Tue es extraer líquidos de tales plantas que tendrán propiedades muy cercanas a las del petróleo. Se han utilizado diversos métodos de extracción con disolventes para analizar y eliminar los "hidrocarburos", las "resinas", los "polifenoles", el crudo crudo de plantas y partes de plantas.

El trabajo más conocido es el de Calvin en California que utiliza especies de Euphorbia con el objetivo de producir el equivalente a aproximadamente 20 barriles de petróleo por hectárea por año en un entorno semiárido (tipo desierto). Además, se han identificado árboles en Brasil (Cobafeira sp. Y Croton sp.) Que producen "aceites" que se pueden usar directamente o requieren algún procesamiento antes de usarse en los motores.

Búsquedas sistemáticas de especies de plantas con alto contenido de hidrocarburos se han realizado esporádicamente en el pasado. Tales esfuerzos han sido para plantas productoras de látex, ya que el látex es una emulsión lechosa de aproximadamente 30% de hidrocarburos y el resto del agua. El caucho natural es el producto de látex más conocido, pero muchas especies de plantas, como las Euphoibiaceae, producen hidrocarburos ('aceites') en su látex con pesos moleculares mucho más bajos que el caucho.

Calvin fue progenitor y razonó que las plantas producen materiales similares a los hidrocarburos. Sugirió que los miembros de la familia Euphorbiaceae y el género Euphorbia casi todas las especies son plantas productoras de látex. Estas especies contienen hidrocarburos de peso molecular mucho más bajo que el caucho de Hevea (miembro de Euphorbiaceae, crece en climas tropicales). Calvin más tarde (1979) concluyó que este tipo de exploración da lugar a dos enfoques prácticos para los recursos renovables.

Utilice el hidrocarburo tal como proviene de la planta como petróleo crudo, refínelo, elimine los esteroles que contiene, rompa el resto de los compuestos en etileno, propileno, etc. y luego reconstruya otros productos químicos a partir de esos productos; Este enfoque puede ser desarrollado inmediatamente.

Aprenda cómo se controla el peso molecular y cómo manipular la planta para construir materiales del peso molecular deseado, un enfoque que será más largo y más complejo al usar la planta como el vehículo de recolección y construcción. En Arizona (Mc Laughlin & Hoffman 1982) y Australia (Stewart etal 1982) se han realizado extensas encuestas de estudios para plantas productoras de “bio crudo” (el extracto combinado del tratamiento con ciclohexano y etanol).

En Arizona, se examinaron ciento noventa y cinco especies de plantas nativas del sudoeste de los Estados Unidos y el noroeste de México para determinar las posibles reservas de piensos para la producción de bioensayos en tierras áridas. El crudo crudo es la fracción química de hidrocarburos y similares a hidrocarburos de las plantas que pueden ser extraídas por solventes orgánicos y actualizadas a combustibles líquidos de materias primas químicas. Las plantas se evaluaron utilizando un conjunto de modelos que proporcionan estimaciones de los costos de producción de energía y petróleo. Las plantas que producen látex o exudados resinosos tienen el mayor porcentaje de extractos de alta energía.

Resumen del porcentaje extraíble en 195 especies de plantas del sudoeste (McLaughlin y Hoffmann 1982):

Los rendimientos del crudo en crudo varían de 12-30 barriles / ha / año entre las plantas enumeradas. El bagazo después de la extracción con solvente tendría varias opciones, incluida la combustión directa para producir vapor y electricidad, la fabricación de alimentos para animales o enmiendas del suelo, o la conversión adicional a otros productos energéticos.

En los Estados Unidos, estudios adicionales se han concentrado en Asclepias (algodoncillo). El estudio australiano es un análisis del potencial para la producción de combustibles líquidos a partir de cuatro cultivos que contienen resina. Especies de cultivos elegibles para varias regiones de Australia, sus rendimientos y costos estimados (Stewart et al. 1982).

Los datos se resumen en la siguiente tabla:

Tipos de

Tipo # 1. Parthenium Argentatum :

Guayule (Pathenium argentatum) es un miembro de la familia Asteraceae y es nativo de las regiones semiáridas del centro-norte de México y el sur de Texas, donde se encuentra dispersa en una meseta de 338 000 km ² . Como muchas plantas de la región árida, necesita mucha luz solar y bajas temperaturas nocturnas. Sin embargo, es una planta árida que se ha cultivado tanto como fuera de su hábitat normal. Guayule es un arbusto endémico del desierto de Chihuahua.

Las poblaciones naturales de guayule se explotaron por primera vez para el caucho hace casi un siglo en México, y más recientemente, los Estados Unidos y otros países han iniciado proyectos de investigación para desarrollar el guayule como una fuente comercial de caucho natural.

Una planta de dos años produce normalmente un 10% de caucho en peso seco; algunas variedades producen hasta un 25% y, con estimulantes químicos, la producción de caucho se puede aumentar en las primeras etapas de crecimiento al 30%. El caucho de Guayule no se encuentra en un sistema de lactifer especializado, sino en el parénquima de los tallos y raíces como partículas de látex de tamaño similar a las obtenidas de Hevea .

Por esta razón, no se puede extraer, sino que debe extraerse de los tejidos, y como no contiene antioxidantes naturales, se degrada rápidamente en contacto con el aire, por lo que la planta debe procesarse unos días después de la cosecha. Una cosecha de toda la planta y las raíces después de 3 años dio un rendimiento de 2270 kilo / ha.

Otros productos importantes son los constituyentes terpenoides presentes en las resinas de tallo y hoja. Se han identificado numerosos nuevos esteres de sesquiterpeno y lactonas sesquiterpénicas de guayule. Los derivados de las guayulyinas (ésteres sesquiterpénicos) son fungicidas efectivos y, en algunos casos, inhiben la alimentación larvaria de guayulina.

Sin embargo, si un país puede establecer o no un guayule como un cultivo económicamente viable, depende de muchos factores. En primer lugar, los aumentos de precios del petróleo y, por tanto, una mayor competitividad con los cauchos sintéticos. Guayule puede ser una fuente producida localmente de cauchos de poliisopreno. Parece probable que en las próximas décadas haya mercados para todo el caucho natural que pueda producirse, ya sea Hevea, guayule u otras plantas.

Hay un aumento continuo en el consumo mundial de caucho, y el caucho natural todavía se prefiere en muchas aplicaciones. Además, Hevea se puede cultivar solo en una zona tropical limitada, lo que la hace vulnerable a problemas políticos, económicos o biológicos. En segundo lugar, la necesidad de estabilizar los márgenes del desierto, encontrar cultivos adaptados a los entornos desérticos y proporcionar empleos e ingresos a los habitantes del desierto donde la agricultura de cultivos convencionales es arriesgada o imposible.

Tipo # 2. Euphorbia:

Hay más de 2000 especies de Euphorbia, pero solo dos han sido 'desarrolladas' en la última década; Probablemente hay otras especies que también deben ser examinadas de cerca. Se sabe que las plantaciones de prueba recientes se han realizado en California y en Arizona de Euphorbia lathyris, una bienal de aproximadamente 1-2 m de altura que lleva años en la cosecha. E. lathyris es una planta de clima más templado y no está tan bien adaptada a ambientes áridos como una E. tirucalli.

Calvin (1979) ha propuesto a E. lathyris como una cosecha de hidrocarburos y azúcar, que puede producir 25 toneladas / ha / año de materia seca, que contiene aproximadamente 2 toneladas de aceite y 5 toneladas de azúcar con un valor energético total de 4 millones de kcal . Los hidrocarburos de Euphorbia contienen una alta proporción de compuestos C ₁₅, como los trímeros de terpeno, con un peso molecular de alrededor de 20, 000 que pueden fabricarse para producir productos similares a los obtenidos de la nafta, una de las principales materias primas que la industria química deriva del petróleo. .

E. tirucallii se cultiva ampliamente en las regiones áridas y semiáridas de África para la esgrima viva para el ganado y alrededor de las casas. Después de 18-24 meses, se han reportado rendimientos de hasta 20 toneladas de materia seca propia / ha / año. El establecimiento de plantaciones parece relativamente fácil y el recrecimiento después del primer corte parece posible.

Tipo # 3. Algas :

Se ha demostrado que Botryococcus braunii produce el 70% de su extracto en forma de un líquido de hidrocarburo que se parece mucho al petróleo crudo. Esto ha llevado a trabajar en la inmovilización de estas algas en matrices sólidas como los alginatos y el poliuretano y el uso de un sistema de flujo continuo para producir hidrocarburos. Una especie del alga verde Dunaliella descubierta en el Mar Muerto produce glicerol, caroteno y también proteínas. Este alga no tiene una pared celular y crece en estas concentraciones de sal muy altas, por lo que para compensar la sal alta externamente, produce glicerol internamente. Se ha demostrado que el alga Phaeodactylum tricornutum tiene un 25% de lípidos y un 50% de proteínas, mientras que Neochloris oleoabundans contiene entre un 35 y un 45% de lípidos oleosos. La espirulina azul-verde de alga contiene 75% de proteínas, tiene buenos rendimientos y crece bien con un pH alto en climas cálidos como Chand (África del Norte) y México, donde se ha consumido durante siglos.

Tipo # 4. Pedilanthus macrocarpus :

Pedilanthus es un pequeño género mexicano y circunibeño de la tribu Euphorbieae (Euphorbiaceae). Las plantas que comprenden este género son más conocidas como los chorros de zapatillas (llamados así por su curiosa inflorescencia, el ciatio).

Las especies que comprenden este género abarcan desde árboles de hoja caduca tropicales hasta sucesores del desierto. Pedilanthus macrocarpus se encuentra en los bosques de espinas áridas de la costa occidental de México y en el desierto de Sonora en Baja California. Pedilanthus macrocarpus de Baja California es rico en caucho natural y alcanos de alto peso molecular; ambos de los cuales son compuestos potencialmente útiles (Proksch et al. 1981. Sternburg & Rodriguez 1982).

La presencia de cis-1, 4-poliisopreno (caucho) se detectó y confirmó mediante espectroscopía Hl-RMN. El espectro es consistente con los obtenidos de otras fuentes de caucho como Parthenium argentatum (guayule) y Hevea brasiliensis, aunque el tamaño del polímero es algo menor. El caucho purificado de P. macrocarpus puede constituir hasta el 28 por ciento del peso seco del látex.

Contenido total de caucho y alcanos en especies de Pedilanthus (Sternburg):

El desierto ha establecido que muchas especies como Parthenium argentatum y Pedilanthus macrocarpus son capaces de producir caucho en cantidades comparables a las producidas por cultivos de hidrocarburos comercialmente establecidos: Hevea .