Extracción química y mecánica del aceite de cártamo egipcio con un análisis de rendimiento y económico para aplicaciones de combustible renovable

Convertir una flor resistente en combustible más limpio

Mientras el mundo busca maneras de reducir las emisiones que calientan el planeta sin competir con los cultivos alimentarios, las plantas resistentes que crecen en suelos pobres atraen cada vez más atención. Este estudio explora cómo exprimir mejor el aceite útil de las semillas de cártamo egipcio, una planta dura y tolerante a la sequía, y compara varias técnicas para ver cuál puede suministrar aceite para biodiésel de forma que ahorre energía, sea de bajo coste y más segura.

Por qué el cártamo importa para la energía del futuro

El cártamo no es un alimento básico común, pero sus semillas son ricas en aceite y la planta puede prosperar en suelos calientes, secos y salinos donde muchos cultivos fracasan. Eso la convierte en una opción atractiva para producir combustible sin aumentar la presión sobre tierras agrícolas destinadas a la alimentación. Las semillas contienen una mezcla de sustancias grasas similares a las de los aceites de cocina, que pueden convertirse en biodiésel, un combustible de combustión más limpia que el diésel convencional. Debido a que el cártamo no es comestible y es resistente, encaja bien en la búsqueda de combustibles renovables que reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero y eviten la competencia directa con la alimentación humana.

Diferentes formas de extraer el aceite de las semillas

Los investigadores compararon dos grandes familias de métodos de extracción. Los métodos químicos se basan en remojar semillas finamente molidas en disolventes líquidos, como hexano o etanol, y luego calentar la mezcla para que el aceite se disuelva en el líquido y pueda separarse. Montajes de laboratorio tradicionales como los extractores Soxhlet pueden extraer una alta proporción del aceite, pero usan grandes cantidades de disolvente, requieren horas de calentamiento y suponen costes significativos de energía y equipo. Un enfoque químico más simple, la maceración, donde las semillas reposan en disolvente a temperatura ambiente durante días, consume menos energía pero produce menores rendimientos de aceite y sigue dependiendo de grandes volúmenes de disolvente que deben recuperarse y manejarse con seguridad.

Prensar las semillas en lugar de disolverlas

Los métodos mecánicos evitan la mayoría de los productos químicos y se basan en la fuerza. En una prensa hidráulica, un pistón exprime lentamente un cilindro relleno de semillas, sacando algo de aceite pero dejando una cantidad notable cuando se libera la presión. En una prensa de tornillo, un tornillo metálico giratorio mueve las semillas a través de un cilindro calentado, triturándolas y compactándolas de modo que el aceite se fuerza a través de pequeñas aberturas mientras el pastel seco sale al final. Utilizando un enfoque estadístico de diseño, el equipo varió sistemáticamente la velocidad del tornillo y la temperatura y midió el rendimiento de aceite, el tiempo de procesamiento y el consumo de energía. Encontraron que operar la prensa caliente y rápido, alrededor de 172,5 °C y 1400 revoluciones por minuto, daba un rendimiento cercano al 19 por ciento en menos de medio minuto, con bajo consumo energético.

Equilibrar rendimiento, coste y consumo de energía

La extracción química con hexano ofreció el mayor rendimiento de aceite, hasta aproximadamente un tercio de la masa de la semilla, pero también supuso el mayor coste por kilogramo de aceite una vez incluidos el precio del disolvente, la energía para calentar y la mano de obra. El etanol funcionó, pero resultó aún más caro por unidad de aceite a pesar de ser un disolvente más familiar y menos tóxico. En contraste, la prensa de tornillo no necesitó ningún disolvente y consumió solo unos pocos vatios-hora de electricidad por ciclo. Incluso con un rendimiento máximo algo inferior al del mejor método químico, su tiempo de procesamiento muy corto y la ausencia de compras de disolvente condujeron al coste de producción por kilogramo de aceite más bajo entre las opciones probadas. El aceite prensado también mostró una mezcla favorable de componentes grasos y propiedades físicas adecuadas para su conversión en biodiésel.

Qué significan los hallazgos para combustibles más limpios

Para los lectores interesados en cómo la ciencia puede remodelar nuestro sistema energético, el mensaje principal es que una máquina relativamente simple puede convertir un cultivo no alimentario y resistente en un ingrediente útil para combustible de manera económica y más respetuosa con el medio ambiente. Aunque los métodos basados en disolventes pueden extraer un poco más de aceite, la prensa de tornillo ofrece una vía práctica que intercambia una pequeña pérdida en rendimiento por grandes ganancias en seguridad, coste y ahorro energético. Los autores sostienen que esto convierte al prensado mecánico del cártamo en un fuerte candidato para la futura producción de biodiésel, especialmente en regiones con recursos limitados, al tiempo que señalan que se necesita trabajo adicional para probar más lotes de semillas y caracterizar por completo el combustible final.

Cita: Kamel, M.A., Zahran, M.K., El-Sherbiny, S. et al. Chemical and mechanical extraction for egyptian safflower bio-oil with a performance and economic analysis for renewable fuel applications. Sci Rep 16, 16292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-54252-2

Palabras clave: aceite de cártamo, biodiésel, prensa de tornillo, extracción de aceite, energía renovable