El agotamiento de los recursos no renovables ganó protagonismo en la década de 70, con debates inflamados por el avance de la crisis del petróleo e influenciados por publicaciones como “Los límites del crecimiento” (Club de Roma, 1972). Fue en esta época que surgió la primera generación de biocombustibles, producidos a partir de productos agrícolas y, por lo tanto, basados en recursos renovables. Con el programa Proálcool, Brasil impulsó la producción de etanol a partir de caña de azúcar, que hoy sustituye cerca del 40% de la gasolina consumida en el país. En Estados Unidos, toneladas de almidón de maíz se transforman en etanol cada año, mientras que Europa eligió el trigo para este fin.
Fuentes renovables, sí, pero ni por eso totalmente sostenibles. Basta recordar que, en Brasil, el área de cultivo de caña de azúcar aumentó notables 9,2% en solo un año (entre 2010 y 2011). Además, el etanol de primera generación compite con la producción de alimentos, exigiendo áreas de cultivo cada vez mayores. La actual preocupación por la reducción de los stocks de recursos renovables – como los bosques – llevó al desarrollo de una nueva generación, el bioetanol, esta vez basado en un recurso abundante y que se desperdicia todos los días: la celulosa. Esta cadena formada por moléculas de glucosa es el polímero natural más abundante del planeta. Y se encuentra en grandes concentraciones precisamente en los residuos generados por la agricultura y la silvicultura: aserrín y astillas de madera, bagazo de caña y de naranja, paja de caña/maíz/trigo/arroz, etc... Toneladas de biomasa con gran potencial para convertirse en bioetanol.
La celulosa se encuentra en la pared celular que rodea las células vegetales. Generalmente está asociada a la hemicelulosa (que también puede ser aprovechada para la producción de etanol) y a la lignina, formando juntas la matriz lignocelulósica. El primer paso en la producción de etanol consiste en separar estas sustancias. La siguiente etapa implica la ruptura de los polisacáridos en partes más pequeñas, lo que viabiliza la acción de las levaduras responsables de la fermentación. La celulosa se descompone en hexosas (moléculas con 6 carbonos, como la glucosa), mientras que la hemicelulosa origina pentosas (moléculas de 5 carbonos). Esto puede parecer solo un detalle, pero hace toda la diferencia en el proceso de fermentación. La fermentación de las hexosas es razonablemente bien conocida, una tecnología rescatada de la primera generación de biocombustibles. Ya la posibilidad de utilizar pentosas en la producción de etanol es una gran novedad, que en el futuro permitirá aumentar mucho la productividad del proceso, generando menos residuos y reduciendo costos.
La separación y fragmentación de la celulosa/hemicelulosa pueden realizarse mediante calor asociado a la acción de agentes químicos. Pero el calentamiento de la mezcla puede exigir un gasto de energía tan alto que no compensa. Purificar el producto final, retirando los agentes químicos aplicados, también es un proceso complicado. Una nueva línea de investigación busca enzimas que realicen este trabajo. Las inspiraciones están en la naturaleza: hongos encontrados sobre troncos caídos literalmente se alimentan de la madera, así como los termitas digieren la celulosa con la ayuda de microorganismos que viven en sus sistemas digestivos. Enzimas aisladas de estos y otros seres vivos han mostrado resultados prometedores, pero es difícil hacer la transición a la escala industrial. Aun así, esta tecnología comienza a dar frutos. GraalBio acaba de anunciar que iniciará la producción comercial de bioetanol de segunda generación en 2013, en una instalación en el estado de Alagoas.
Mientras la tecnología del etanol celulósico avanza, comienza a surgir un nuevo rumbo – paralelo – para los biocombustibles. La tercera generación tiene como foco la aplicación de microorganismos, y contará con la ayuda de la ingeniería genética. Uno de los caminos posibles es utilizar biomasa de microalgas como sustrato (fuente de carbono) para la producción de bioetanol. Su cultivo es más simple que el de los productos agrícolas convencionales y requieren áreas mucho menores, ya que su productividad es significativamente mayor. Las otras etapas son similares a los procesos ya utilizados en la producción de bioetanol. Otra posible alternativa, aún más elegante, es el desarrollo de microalgas que fabriquen, por sí solas, el bioetanol. Experimentos ya se están realizando con algas azules (cianofíceas).
De hecho, no existe una solución única. Pero es esta flexibilidad la que convierte al bioetanol en una tecnología tan prometedora. Su producción es posible a partir de múltiples fuentes de biomasa, pudiendo ser adaptada según las condiciones y necesidades locales. Al aprovechar desechos que no tendrían utilidad, se agrega más valor a la agricultura. Ya el cultivo de microalgas podrá ampliar el abanico de opciones en regiones menos propensas a la agricultura convencional. Todo esto sin la necesidad de ampliar las áreas de cultivo y, en consecuencia, reduciendo la deforestación. De esta forma, el bioetanol de segunda y tercera generación se muestra esencial en el desarrollo de una nueva matriz energética, más limpia, y capaz de impulsar el desarrollo sostenible.
Bibliografía consultada:
AHMAD, A. L. et al (2011) Microalgas como fuente de energía sostenible para la producción de biodiésel: una revisión. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15: 584-593
EMBRAPA (2011) Etanol lignocelulósico (folleto). Disponible en: http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/887226/1/Etanolcelulosico.pdf
