La celulosa es la principal sustancia de la pared celular de las plantas y es responsable de la resistencia a la tracción de la biomasa. En términos de cantidad, es el polímero más grande de la Tierra. La celulosa está compuesta por un 42 por ciento de carbono, un 6 por ciento de hidrógeno y un 52 por ciento de oxígeno. Tiene un valor calórico de unos 17,3 MJ/kg. Según la especie vegetal de que se trate, el contenido de celulosa de la madera se sitúa entre el 40 y el 49 por ciento, y entre el 23 y el 43 por ciento en el caso de los combustibles de tallo. La tabla 1 muestra el contenido de celulosa de las diferentes plantas.
| Planta | Celulosa |
|---|---|
| Plantas de madera | Datos en porcentaje de peso |
| Abeto | 42,3 |
| Pino | 41,9 |
| Spruce | 41 |
| Ash | 40,2 |
| Haya | 45,4 |
| Birch | 40,9 |
| Álamo | 48,4 |
| Willow | 42,9 |
| Plantas acechadas | Datos en porcentaje de materia seca |
| Paja de trigo | 38 |
| Hierba de la pradera | 37 |
| Miscanthus | 43 |
| Mijo dulce | 23 |
| Festuca de tubo | 25 |
| Paja de maíz | 38 |
Las materias primas basadas en la celulosa pueden ser utilizadas tanto energética como materialmente. Las materias primas a base de celulosa se utilizan como materiales de construcción, piensos, en la industria alimentaria o en la producción de papel. El uso energético incluye el uso como combustible así como la producción de bioetanol. Se pueden utilizar diversas maderas duras y blandas, paja y los correspondientes residuos orgánicos para la producción de etanol.
La dificultad de la producción de bioetanol radica en la degradación de la celulosa, ya que ésta suele estar presente en combinación con la hemicelulosa y la lignina. Se necesitan complejos procesos de digestión para separar estos compuestos para su procesamiento en bioetanol. Pero también la degradación de la celulosa pura a glucosa es difícil debido a su estructura cristalina. La digestión puede llevarse a cabo mediante procesos de hidrólisis catalizada por enzimas o por ácidos. En la hidrólisis catalizada enzimáticamente, la celulosa se convierte en glucosa mediante la aplicación de enzimas. Es necesario un pretratamiento químico, mecánico o térmico de la celulosa. Esto asegura una rápida y profunda penetración de las enzimas en el material y destruye la estructura cristalina. La celulosa se vuelve así accesible para la hidrólisis catalizada enzimáticamente. La hidrólisis catalizada por ácido utiliza el ácido para convertir la celulosa y la hemicelulosa en glucosa. La ventaja aquí es la conversión más rápida del material de partida. Sin embargo, en condiciones técnicas se forman subproductos (por ejemplo, el azúcar C5) que son más difíciles de convertir en el curso ulterior del proceso.
Celulosa
cellulose