Resumen ejecutivo:
Las sociedades actuales dependen en gran medida del petróleo, y la transición hacia ingredientes más renovables y sostenibles representa un desafío significativo. Las biorrefinerías son fundamentales para lograr este cambio, ya que utilizan biomasa, que no compite con los alimentos como materia prima, y crean una cartera de productos competitivos. Métodos como la explosión de vapor permiten a la industria extraer y separar la biomasa en valiosas materias primas sin el uso de catalizadores, lo que constituye un ejemplo concreto de cero emisiones y de residuos convertidos en valor a bajo costo. Las investigaciones han demostrado que sustancias como la planta de tabaco ofrecen mucho más que los ingresos derivados de un hábito mortal como fumar. Cada vez descubrimos más el potencial de los productos agrícolas y forestales para crear bioquímicos útiles, alimento para animales y enzimas. A medida que avanzamos hacia un nuevo tipo de sostenibilidad conocido como la "economía azul", no debemos olvidar la reutilización de fábricas en desuso y sitios contaminados —activos varados— para estimular una economía local y competitiva y tener un impacto positivo en el medio ambiente.
Palabras clave: biorrefinerías, petróleo, ingredientes renovables y sostenibles, residuos agrícolas, productos petroquímicos, explosión de vapor, residuos, productos bioquímicos, piensos, desarrollo económico local, activos sin explotar, creación de empleo.
Comienzos humildes: Dr. Aurelio Peccei
En 1986, el Dr. Umberto Colombo, presidente de ENEA (Instituto Italiano de Investigación en Energías Alternativas) y vicepresidente del Club de Roma, accedió a escribir el prólogo de mi libro, "Aurelio Peccei: El cruzado del futuro, retrato del fundador del Club de Roma". Desde ese momento, me brindó un gran apoyo en mi trabajo. Aurelio Peccei fue un líder excepcional que dirigió importantes empresas industriales como FIAT y Olivetti, y con quien tuve el privilegio de trabajar durante cuatro años (1980-1984). Conocí al Dr. Peccei cuando acababa de ser elegido líder estudiantil en Bélgica (AIESEC). Siempre me animó a mantener mi independencia y a no aceptar jamás un trabajo en una multinacional o una gran consultora. Sostenía que el mundo necesita personas con una mente creativa, dispuestas a asumir riesgos calculados y con claridad sobre el camino a seguir, a pesar de la oposición de los expertos. Este es el papel que me animó a desempeñar en la sociedad. Tras la muerte de Aurelio Peccei en 1984, los líderes del Club de Roma no recibieron con agrado mi presencia en sus reuniones, a diferencia del Dr. Peccei, quien no solo me animó a unirme, sino que también me dio la oportunidad de compartir mis ideas. Me incorporé al Club al mismo tiempo que el Dr. Juan Rada, director del Instituto Internacional de Gestión (IMI) en Ginebra y posteriormente vicepresidente sénior de Oracle Corporation. Si bien nos encontrábamos en una posición marginal dentro de un grupo de expertos que buscaba estudiar los efectos a largo plazo de los desarrollos sociales y económicos a escala global, nos beneficiamos de un proceso de pensamiento de alto nivel, impulsado por un grupo de pensadores destacados y comprometidos, deseosos de ver surgir una nueva generación de agentes de cambio. Umberto Colombo, Hugo Thiemann (director del Instituto Battelle Memorial), Bohdan Hawrylyshyn (director del Centro CEI de Estudios Industriales en Ginebra), Maurice Guernier (inspector de finanzas del gobierno francés), Orio Giarini (director del instituto suizo de investigación de seguros) y Carl-Göran Hedén (director del Instituto Karolinska en Estocolmo) se complacieron en convertirse en mentores ocasionales tras el fallecimiento del Dr. Peccei.
El desarrollo de biorrefinerías fue uno de los temas principales que involucró a este pequeño grupo de personas visionarias. Sus argumentos destacaron la dificultad de la transición de una sociedad fuertemente dependiente del petróleo a una basada en recursos renovables y sostenibles. La cruda realidad es que el petróleo se craquea y luego se sintetiza en miles de moléculas artificiales, mientras que los recursos agrícolas y forestales se cultivan en monocultivos para un solo producto, y todo lo demás se desperdicia. Estos expertos desestimaron la lógica predominante de que los residuos agrícolas deberían usarse para regenerar el suelo, ya que las plantas no proporcionan la nutrición más eficiente; los residuos deben ser procesados por animales, hongos y bacterias, y sus desechos constituyen un nutriente ideal para el suelo. Es el desperdicio de los desechos lo que se ha convertido en el eje central de la cascada materia-nutrición-energía que caracteriza los principios de "cero emisiones". El animado debate y las propuestas clave se centraron en transformar todas las materias primas de biomasa renovables utilizando la misma lógica que las refinerías petroquímicas para obtener decenas de productos químicos funcionales, alimentos y piensos. El Dr. Colombo emprendió un vasto programa de investigación en ENEA, invirtiendo más de 100 millones de euros a lo largo de los años, y Maurice Guernier lo posicionó como una revolución que garantizaría el desarrollo de África al influir en los jefes de Estado africanos. El profesor Hedén, quien trabajó en este tema de manera práctica, forjó conexiones en todo el mundo. Me animó a seguir este modelo pionero de desarrollo económico tan pronto como asumí el cargo de asesor principal del rector de la UNU en 1994.
La industria del tabaco: más que un cigarrillo
El profesor Hedén es un médico que desarrolló un gran interés por la biología y dirigió ese departamento durante muchos años en el Instituto Karolinska, el renombrado instituto de investigación médica y hospitalario de Estocolmo, Suecia. Cuando la industria tabacalera fue objeto de un mayor escrutinio en la década de 1970 por parte del público en general y, en particular, de los responsables políticos escandinavos, la Compañía Nacional Sueca de Tabaco decidió lanzar un programa de investigación para estudiar la composición de la planta de tabaco. Diseñó una instalación integral que permitiría la separación de la biomasa y la extracción de unas 2000 moléculas distintas de la planta. Las revisiones bibliográficas demostraron que la planta de tabaco contiene multitud de componentes, además de la nicotina, cuyo valor supera con creces los ingresos que se podrían generar con la producción de un solo cigarrillo. Esta investigación, seguida de cerca por el profesor Hedén, suscitó un debate entre los ingenieros sobre cómo diseñar la refinería de tabaco y qué ingredientes debían extraerse primero.
El programa de investigación continuó durante varios años hasta que la presión del gobierno sueco alcanzó un nuevo punto álgido en la década de 1980, lo que provocó nuevos recortes en el gasto en investigación tabacalera. La Compañía Sueca de Tabaco intuyó que estaba a punto de un redescubrimiento fundamental, lo que la impulsó a acelerar la búsqueda de un nuevo modelo de negocio diversificándose en el potencial de la planta en lugar de vender la toxicidad del tabaco. El traslado a Carolina del Norte (EE. UU.) aportó mayor apertura y flexibilidad en cuanto a costes y permitió a los investigadores del tabaco descubrir una gama de tecnologías de procesamiento que no se habían explorado en Suecia. Fundamental para la técnica de separación y aislamiento fue el proceso conocido como explosión de vapor. Conocí la explosión de vapor a principios de 1994, justo después de haber iniciado las operaciones de ZERI en Japón, y me asombró descubrir que, como defensor activo de la lucha contra el tabaquismo, debía reconocer que algunas personas en la industria tabacalera estaban ideando procesos industriales altamente sostenibles de los que podíamos aprender mucho. La razón para establecer el centro de investigación en Carolina del Norte (EE. UU.) se inspiró en el hecho de que el 80 % de los residuos de cosecha en ese estado se encuentran en la zona costera, lo que facilita y abarata el transporte. El volumen total de tallos de maíz y paja de trigo podría utilizarse para producir 200 millones de litros de etanol al año. Dado que la distribución se limita a un radio de 40 kilómetros alrededor de la planta de producción, la región costera de Carolina del Norte podría albergar cuatro plantas de etanol gracias a la disponibilidad de biomasa en la zona. Este modelo de producción descentralizado determinó el tamaño de las operaciones y el balance energético de la producción.
El efecto de explosión del vapor
El chorreado con vapor es una técnica de separación y extracción de material vegetal que prácticamente no requiere productos químicos ni catalizadores. Utiliza vapor saturado (180–230 °C) a alta presión (15–30 kg/cm²) para exponer la biomasa triturada. Estas condiciones físicas rompen los enlaces químicos entre la lignina, la celulosa y la hemicelulosa, los tres componentes principales de una planta. Cuando esta biomasa se fuerza a través de una boquilla estrecha, el material pierde su estructura física, haciéndolo más soluble en agua. Fue una de las primeras innovaciones industriales en demostrar que la física debe preceder a la química. El chorreado con vapor tiene el potencial de reemplazar la pulpa química y el licor negro (residuo), a la vez que genera una rica cartera de nuevas fuentes de ingresos. Los productos obtenidos incluyen lignina, que puede usarse para producir fibras de carbono, vainillina y asfalto. La hemicelulosa es un polímero compuesto de azúcares de cinco o seis carbonos que puede usarse para producir edulcorantes naturales como el xilitol o solventes naturales. La celulosa es un polímero de glucosa que se utiliza para fabricar papel y textiles, o para producir alcohol. Mientras buscaba ejemplos concretos de cero emisiones y cero residuos para presentar en la reunión donde se decidiría el Protocolo de Kioto en 1997, esta refinería piloto de biomasa, financiada por Estados Unidos con 7 millones de dólares, demostró fehacientemente que el proceso no solo es técnicamente viable, sino también financieramente sólido. La presión sobre los fabricantes de tabaco se intensificó, y la suspensión de la investigación impuesta por el gobierno en la década de 1990 frenó este programa de investigación. Afortunadamente, el profesor Hedén logró mantener el contacto con el equipo de investigación extinto a través de la Fundación Biofocus y consiguió el compromiso de que las instalaciones se utilizaran para investigaciones no relacionadas con el tabaco. La Fundación Biofocus, dirigida por Tommy Jonsson, reunió a un grupo de pensadores pioneros, entre ellos Walter Truett Anderson, presidente de la Academia Mundial de las Artes y las Ciencias, Gunnel Dalhammar, de la Real Universidad Técnica de Estocolmo (KTH), y Sam Nilsson, de la Fundación Nobel. Este esfuerzo fue apoyado por MIRCEN (Centro de Recursos de Microbiología de la UNESCO), posteriormente dirigido por Jacky Foo, quien había sido parte del equipo desde el principio en la UNU en Tokio. Un equipo de expertos europeos visitó las operaciones en los Estados Unidos en 1995. Me uní al grupo, acompañado por David Crockett, el concejal de la ciudad de Chattanooga, Tennessee, quien quería traer la instalación a su ciudad como parte de sus esfuerzos para reindustrializar la región. Chattanooga tenía como objetivo convertirse en la primera ciudad sostenible de Estados Unidos, y con base en una docena de visitas entre 1993 y 1995, ayudé a diseñar un nuevo modelo de desarrollo industrial que incluía el transporte de autobuses eléctricos, el primero de su tipo en los Estados Unidos y aún considerado un sistema pionero. El segundo Congreso Mundial de Cero Emisiones de la UNU se celebró en Chattanooga en 1996, al que asistió la Secretaria de Energía de los Estados Unidos, Hazel R. O'Leary. El discurso de apertura fue pronunciado por Edgar Woolard, CEO de DuPont; Craven Crowell, Presidente de la Autoridad del Valle de Tennessee; y varios políticos prometedores que ahora son senadores muy influyentes, como los senadores estadounidenses Bill Frist y Fred Thompson. Uno de los temas principales de la conferencia fue "tecnologías de separación de materiales" como base para las biorrefinerías. El tema no fue la sostenibilidad; el congreso mundial destacó innovaciones que podrían guiar a las empresas hacia la competitividad y la sostenibilidad.
El proceso Tigney y la tecnología de pilotes
Me impresionó el diseño sencillo de la planta de Carolina del Norte y la facilidad con la que este equipo podía separar el material vegetal en fracciones. Era un buen ejemplo de cero emisiones y de la cascada de nutrientes, energía y material a bajo costo, generando al mismo tiempo un valor superior. Sin embargo, la disolución del equipo de investigación inicial debido a las restricciones al tabaco impulsó al profesor Hedén a viajar por el mundo en busca de iniciativas similares. El principal debate científico giraba en torno a si la biorrefinería podía ser un proceso discontinuo o continuo. Un grupo de ingenieros defendía el proceso discontinuo, ya que permitía un mejor control de la temperatura, la presión y la recuperación de energía. Este grupo, conocido como el "proceso Tigney", fue inventado por Edward DeLong. Esta tecnología fue adoptada por científicos suecos que pagaron aproximadamente un millón de dólares por el acceso a las patentes. El segundo proceso, conocido como Tecnología Stake, era un método continuo de separación y extracción.
Científicos norteamericanos (tanto canadienses como estadounidenses) estaban deseosos de desarrollar una cartera de procesos que añadieran valor a la madera más allá de la incineración o su uso exclusivo para la producción de etanol. La lógica básica ya estaba establecida: separar la lignina de la celulosa y la hemicelulosa para que la biomasa estuviera lista para la hidrólisis y los residuos, incluidos los azúcares pentosas, pudieran utilizarse para otros fines además de la simple fermentación de etanol. Media docena de empresas tecnológicas surgieron en Norteamérica y aprovecharon la oportunidad para generar productos químicos y combustible. Entre ellas se encontraban empresas como Iogen (Ottowa, www.iogen.ca), que utiliza la explosión de vapor para tratar la paja con enzimas patentadas; Bionol Corp, posteriormente rebautizada como BC International (Dedham, Massachusetts, www.bcintlcorp.com), que transforma tallos de maíz, bagazo y astillas de madera en productos bioquímicos, pero se centra en el etanol; Arkenol (Sacramento, California), que trabaja con hidrólisis concentrada; Paszner ACOS (Vancouver, Canadá); así como Stake Technology y Tigney, ya mencionadas. Stake Technology fue el único grupo que comprendió, ya en la década de 1990, que la clave no reside únicamente en crear una biorrefinería y extraer múltiples fuentes de ingresos de la biomasa. Los emprendedores que invirtieron años en esta tecnología buscaron maneras de generar más valor acercándose al consumidor, lo que llevó a la fusión de Stake Technology Ltd. con Pro Organics, que ofrece la gama más completa de productos orgánicos certificados, alimentos orgánicos a granel y productos naturales. Inicialmente, la fusión fue rechazada por no ajustarse a la lógica empresarial ni a las competencias clave defendidas por los estrategas tradicionales. Sin embargo, Jeremy Kendall, entonces presidente y director ejecutivo de SunOpta (nombre de la empresa resultante de la fusión), vislumbró una oportunidad ya en 2003 (www.sunopta.com) para ofrecer modelos de negocio integrados, combinando un conjunto de procesos de producción innovadores con productos de consumo saludables y competitivos. Desde entonces, Steven Bromley ha liderado la empresa, que cotiza en el NASDAQ y cuyos ingresos globales totales superaron los 1200 millones de dólares en 2013.
Dra. Janis Gravitis: científica extraordinaria
Cuando el profesor Hedén visitó los estados bálticos de Letonia, Lituania y Estonia, que habían obtenido su independencia a principios de la década de 1990 con el colapso de la Unión Soviética, se percató de que muchos de sus institutos de investigación, privados de financiación por parte de Moscú, luchaban por sobrevivir, a pesar de sus excepcionales bases científicas. Conoció al profesor Dr. Chem. Dr. Habil Janis Gravitis, director del Laboratorio de Conversión de Biomasa Ecoeficiente del Instituto Estatal Letón de Química de la Madera (LSIWC). El Dr. Gravitis se había doctorado en la Academia de Ciencias de la URSS y había trabajado en investigación estratégica, principalmente para aplicaciones militares. Durante la era soviética, su equipo de investigación era desconocido y toda la correspondencia debía dirigirse a la Fábrica 127 en Moscú. Este instituto de investigación desempeñó un papel fundamental en el desarrollo del programa espacial soviético. Las naves espaciales soviéticas y rusas reingresan a la atmósfera y aterrizan en lugar de precipitarse al mar, gracias a un escudo térmico excepcional que, en su momento, se derivaba de la madera.
Cuando el profesor Hedén descubrió que el LSIWC estaba diseñando y operando su propia versión de la explosión de vapor, me animó a ponerme en contacto directo con ellos. La reunión con el Dr. Gravitis en 1995 en Riga, Letonia, fue realmente esclarecedora. Este modesto científico, rodeado de un grupo de académicos de gran inteligencia, no solo dominaba la química de la madera, sino que también diseñaba y construía su propio equipo. Pocas veces había percibido tanta sabiduría en una sala. Si bien su lenguaje solía ser demasiado técnico para un economista con un MBA, el equipo formado por Valery Ozols-Kalnins, Bruno Andersons, Janis Zandersons y Arnis Kokorevics se tomó el tiempo necesario para explicar y aclarar sus complejas ideas. Una sola reunión bastó para convencerme de que este equipo poseía los conocimientos necesarios para crear una refinería de biomasa del siglo XXI que se convertiría en la piedra angular de la Iniciativa de Investigación de Emisiones Cero (ZERI), la cual ofrecería una nueva perspectiva sobre la competitividad empresarial tras la firma del Protocolo de Kioto. Tras consultar con Tarcisio Della Senta, vicerrector de la Universidad de las Naciones Unidas, y obtener el apoyo del Dr. Motoyuki Suzuki, director del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio y uno de los científicos más destacados del Programa de Investigación sobre Cero Emisiones del gobierno japonés, tomé la audaz decisión de invitar al Dr. Gravitis a vivir y trabajar con su familia en Tokio; él aceptó la oferta.
La visión del Dr. Colombo: Biocombustibles y bioquímicos
En 1995, el Dr. Umberto Colombo se enteró de este progreso y observó con atención el desarrollo de esta explosión de vapor. Manteníamos conversaciones frecuentes sobre el camino a seguir. Estaba convencido de que las plantas petroquímicas pronto se convertirían en elefantes blancos y que, para avanzar, era necesario encontrar la manera de convertir estas inversiones en unidades productivas, sustituyendo el petróleo como materia prima por biomasa. Me presentó a la Dra. Catia Bastioli, quien dirigió la conversión del laboratorio de investigación de bioplásticos de Montedison en una empresa independiente llamada Novamont. Umberto Colombo compartía estrechamente el pensamiento estratégico de Raul Gardini, el extravagante empresario italiano que creía que el futuro residía en consolidar actividades estratégicas en lugar de centrarse ciegamente en un negocio principal con una especialización específica. La visión de Gardini consistía primero en agrupar los productos químicos y la energía, y luego fusionar la producción alimentaria (especialmente la del azúcar) en este superclúster para crear un conglomerado basado en biocombustibles y bioquímicos, fortaleciendo la agricultura mediante la generación de más productos y mayor valor. Esta fue una versión temprana de la economía azul. La lógica de Gardini se desarrolló con miras a la competitividad a largo plazo de una región y coincidió con la que los miembros del Club de Roma habían desarrollado teóricamente a principios de la década de 1970. Tras la pérdida del control de su conglomerado emergente por parte de Raúl Gardini, la nueva dirección revirtió rápidamente su progreso, y fue necesaria la valentía de la Dra. Catia Bastioli para garantizar el futuro del componente bioplástico, con polímeros derivados de biomasa desperdiciada.
Bioplásticos derivados de fuentes renovables
El mundo de los bioplásticos no era nuevo para mí. Como presidente de Ecover, había considerado posibles colaboraciones con ICI Chemicals en 1991 y 1992. El grupo británico, bajo el liderazgo de John Harvey-Jones, había desarrollado un plástico bacteriano bajo la marca Biopol, pero tenía dificultades para acceder al mercado. Era notable que este grupo químico tradicional, dirigido por un presidente que no era químico, hubiera sentado una de las bases europeas para los bioplásticos. Aunque estos envases de Biopol eran más caros que los envases petroquímicos tradicionales, estaba decidido a usarlos para mis detergentes biodegradables. Desafortunadamente, estos plásticos no eran lo suficientemente estables para nuestros jabones líquidos y no cumplían con los estándares de calidad, lo que me impulsó a continuar mi investigación. No podía imaginar que, en cuanto cediera el control del grupo de detergentes, este proyecto quedaría archivado. Sin embargo, el acalorado debate sobre los bioplásticos fabricados a partir de alimentos ya había comenzado en 1992, y la posibilidad de encontrar envases derivados de bacterias que se habían engordado a base de azúcar parecía una excelente alternativa.
Biorrefinerías: Generando ingresos y productos competitivos
Finalmente, en 1999, durante el congreso internacional patrocinado por ENI sobre el tema "Hacia cero emisiones: el desafío para los hidrocarburos", conocí a la Dra. Catia Bastioli para una serie de reuniones más extensas. Allí presentó su visión para Novamont. El Dr. Gravitis también participó en una presentación con el provocador título "Una forma de producir productos de valor añadido y una base para cero emisiones en la agricultura". La contribución japonesa de Hiroyuki Fujimura, presidente de EBARA, sentó las bases para un marco excepcional en el que la octava petrolera más grande de Italia (ENI) y el mayor grupo petroquímico (Versalis) iniciaron un debate, bajo el liderazgo de Umberto Colombo, su actual presidente, para crear un nuevo paradigma para la energía y los productos químicos. El enfoque se centró en cómo avanzar hacia un mundo químico donde las biorrefinerías proporcionen ingresos adicionales a los agricultores, al tiempo que generan productos que compitan en rendimiento y precio con los petroquímicos tradicionales. Si bien la reunión en sí fue un evento único, nunca replicado a esta escala bajo los auspicios de una importante compañía petrolera, impulsó un mayor interés en el tema entre académicos, legisladores y empresas.
A lo largo de los años, el Dr. Gravitis formó un sólido grupo de trabajo en Tokio, con el apoyo de Masako Unoura, quien fue mi asistente personal en Japón durante muchos años. Mitsubishi Heavy Industries lideró el proyecto, bajo la dirección del equipo que yo había reunido en el Instituto de Estudios Avanzados de la UNU. Se exploraron y recopilaron en artículos multitud de temas, todos con un hilo conductor común: las biorrefinerías. La transformación de los productos agrícolas surgió como una fuente de múltiples flujos de ingresos, un elemento clave de las cero emisiones y la economía azul. Los temas tratados abarcaron desde la separación de productos forestales no madereros y la gestión ambiental de plantaciones en los trópicos (en particular, palma aceitera) hasta la generación de ingresos adicionales, la producción de polímeros reticulados a partir de biomasa, la producción de glucosa y polisacáridos solubles en agua a partir de celulosa, y el uso del bagazo de caña de azúcar como fuente de madera para carbón vegetal. La investigación dio como resultado nuevas técnicas de procesamiento de biomasa para la producción de productos químicos, biocombustibles y materiales compuestos. Uno de los primeros productos comerciales fue un tablero de fibra autoadhesivo.
Este nuevo tipo de tablero de fibra se utilizó como techo del Pabellón ZERI en la Exposición Universal de Hannover 2000. Fue suministrado por Taiheiyo Cement gracias al liderazgo de Masatsugu Taniguchi, Vicepresidente Senior y miembro del Consejo de Administración, y su colega, Noriaki Hayama, Jefe de Innovación. Taiheiyo Cement estaba comprometida con el desarrollo de un tablero neutro en carbono. Tras la prohibición mundial del amianto, la búsqueda de fibras ecológicas se extendió rápidamente hasta que nuestro trabajo en biorrefinerías y bambú atrajo la atención de un equipo de investigación japonés que viajó a Indonesia para plantar 2000 hectáreas de bambú. Este bambú verde se cosechó y molió continuamente, cortándolo en pequeñas fibras de no más de 2,5 milímetros, lo que provocó la autohidrólisis, y luego se prensó para formar paneles que contenían un 50 % de cemento y un 50 % de bambú (75 % de cemento en peso y solo un 25 % de bambú). Taiheiyo ha tenido un gran éxito con la introducción de este panel en la industria de la construcción. Su estado natural presenta un distintivo tono verde pastel, es neutro en carbono y absorbe el ruido, una característica muy valorada por las estaciones de tren de alta velocidad (Shinkansen) en Japón, que han adoptado este panel como nuevo estándar. El éxito de esta iniciativa, basada en una mejor comprensión de la autohidrólisis del bambú (y otras maderas), llevó al director general de Taiheiyo Cement a donar el techo del pabellón ZERI en la Expo como reconocimiento a nuestra contribución a esta nueva actividad. La rápida transferencia de la investigación relacionada con el concepto de biorrefinería y la llegada de varios productos comerciales fortalecieron el programa gracias a la diversidad de intereses académicos. Si bien la UNU y el Instituto de Ciencias Industriales iniciaron el esfuerzo internacional con el apoyo de Letonia y Suecia, el programa atrajo la atención del Consejo Científico Japonés, entonces presidido por el profesor Jiro Kondo, la Sociedad Química Estadounidense, la Sociedad Japonesa de Investigación de la Madera, el Instituto Internacional de Lignina y el Centro Internacional de Investigación de Materiales Sostenibles. Para 2004, la investigación había madurado hasta el punto de que la Unión Europea confirmó su interés estratégico en el tema y lanzó programas de financiación. Aunque la investigación puede considerarse un éxito, me frustré y empecé a perder la paciencia al constatar que, debido a la excesiva burocracia y las dificultades de financiación, la planta de Carolina del Norte nunca se reactivó, y las pocas máquinas de 500.000 dólares fabricadas por Mitsubishi Heavy Industry apenas confirmaban el logro de la escala industrial que buscábamos. En 2005, llegué a la conclusión de que estaba intentando ser la ola y que era hora de dar un paso atrás y tratar de ser el surfista.
Los bosques y la movilidad
Durante un diálogo intelectual y estratégico entre Peter Senge (autor de "La Quinta Dimensión") y yo, organizado por Göran Carstedt, director de SOL (System Organization Learning), tuve la oportunidad de conocer a los emprendedores detrás de la primera biorrefinería de química de la madera que vi en funcionamiento. Ubicada en Önsköldsvik (norte de Suecia), consideraba la madera como una fuente multifacética de productos bioquímicos y combustibles, incluido el etanol. Per Carstedt, hermano de Göran y propietario de un concesionario Ford, tomó la audaz decisión de comprar 1000 automóviles Ford propulsados por etanol en Estados Unidos y venderlos en la región de Umeå, en el norte de Suecia, creando así una demanda de biocombustible. Esta decisión impulsó la demanda y condujo a la conversión de la fábrica de celulosa en la primera etapa de la biorrefinería, combinando la producción de celulosa con la de etanol. Su estrategia funcionó y la planta entró en funcionamiento con la garantía de compra local de etanol por cada 1000 vehículos. El flujo de caja integrado de las ventas de automóviles y, posteriormente, de combustible, creó las condiciones que demostraron la viabilidad de fortalecer las economías locales. El fabricante de automóviles SAAB reconoció rápidamente la demanda de un combustible más limpio y lanzó el primer automóvil 100% etanol. El fabricante de camiones SKANDIA siguió su ejemplo, diseñando y ensamblando camiones propulsados por etanol. El poder de una iniciativa emprendida por un ciudadano común en la periferia del mundo (el norte de Suecia no es precisamente un centro de energías renovables) nunca debe subestimarse.
Esta transformación del mercado impulsada por la demanda animó a los emprendedores locales a tomar la iniciativa y crear la primera biorrefinería. Fue implementada por SEKAB AB en su planta de Domsjö. Anteriormente, producía celulosa tradicional para productos de papel, pero luego optó por generar lignina y etanol como fuentes de ingresos adicionales. La capacidad de lignina seca de SEKAB aumentó en 2012 a 120.000 toneladas. Esto representa un cambio importante con respecto a las prácticas de procesamiento químico centenarias que trataban la lignina como un residuo, usándola, en el mejor de los casos, como combustible (en licor negro). Los subproductos obtenidos a partir de estos derivados bioquímicos incluyen líquido limpiaparabrisas, vinagre, pinturas al agua, ingredientes farmacéuticos, perfumes, productos de limpieza, barnices y tintas. El combustible es etanol de grado diésel con una pureza del 95 %. La red de investigación se ha expandido para incluir el Instituto de Investigación Técnica Science Partners, dirigido por la directora ejecutiva Maria Khorsand, y la Iniciativa de Biorrefinería Processum AB, con Peter Blomqvist como presidente y Clas Engström y John Rune como accionistas. La Iniciativa de Biorrefinería Processum AB desarrolla productos y procesos adicionales para 21 empresas ubicadas en la costa báltica del norte de Suecia, y emplea a 1300 investigadores y expertos. Este centro se está convirtiendo rápidamente en un centro de excelencia sin igual. Las universidades de Chalmers y Lund también se han unido a la iniciativa e institucionalizado la investigación.
Fotobiorrefinería: Aprovechando el poder del sol
Al otro lado del océano Atlántico, el concepto de fotobiorrefinería, una refinería alimentada por energía solar, ha avanzado discretamente. Esta idea surgió del profesor
Lucio Brusch, fundador de la Fundación ZERI Brasil, y su amigo y colega, el profesor Jorge Alberto Vieira Costa, de la Facultad de Química y Nutrición de la Universidad de Rio Grande, ubicada en la ciudad de Rio Grande. Su visión de la fotobiorrefinería nació de un esfuerzo por convertir un arrozal en una unidad de producción de arroz, pescado y espirulina. El objetivo era producir más con las instalaciones existentes en lugar de extraer más de las materias primas existentes. Como hemos aprendido en este caso, el principio de "hacer más con lo que se tiene" se puede aplicar en diversos contextos. El sur de Brasil, a menudo descrito como la región más rica del país, tiene focos de pobreza. La eliminación de los subsidios a los fertilizantes impuesta por el Banco Mundial y el FMI desencadenó una grave crisis para los arroceros a principios de la década de 1990. Tras introducir el cultivo de hongos en paja de arroz, buscamos generar más ingresos con microalgas. Era evidente que esta parte del mundo, con su rica biodiversidad de microalgas, podía y debía transformar los arrozales en biorreactores.
La producción de microalgas fue un éxito rotundo. La duplicación de la biomasa cada 24 horas animó a los investigadores, que habían tenido contacto con los principios de las biorrefinerías durante las visitas de Janis Gravitis y Carl-Göran Hedén a Brasil, a aplicarlos a las microalgas. En aquel entonces, casi toda la investigación sobre microalgas se centraba en la producción de biocombustibles. Dado que los lípidos y los aceites eran solo un componente menor, el equipo de investigación se propuso identificar todos los demás usos posibles de las algas. El CNPq (Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico de Brasil) accedió a financiar la investigación, y los resultados fueron notables. Si las microalgas se producen exclusivamente para la producción de biocombustibles, no son competitivas. Sin embargo, si el enfoque está en la producción de nutrientes y productos bioquímicos para polímeros, aceites y lípidos, la fotobiorrefinería será altamente rentable. La central termoeléctrica de Seival, ubicada en las afueras de Porto Alegre, Brasil, resultó ser el socio ideal para este programa. Opera una de las pocas centrales eléctricas neutras en carbono de Brasil, y el conocimiento adquirido con el cultivo de espirulina en arrozales se ha aplicado a escala industrial. El concepto de fotobiorrefinería en Brasil se ha convertido en una importante fuente de conocimiento especializado, considerada una de las cinco mejores del mundo, con casi 50 graduados de maestría y doctorado.
Italia toma la delantera en biorrefinerías
El último avance en el diseño e implementación de biorrefinerías se ha logrado en Italia. Las bases fueron sentadas hace treinta años por Raul Gardini, con una visión industrial estratégica, el compromiso del profesor Umberto Colombo, quien, tras su trabajo pionero en ENEA, se convirtió en Ministro de Ciencia y Educación Superior, y el impulso para la implementación por parte de Catia Bastioli. Lo que comenzó como un laboratorio de investigación que producía bioplásticos bajo la marca "Mater-Bi", se ha convertido, veinte años después, en una empresa pionera que impulsa el desarrollo económico local mediante la transformación de subproductos agrícolas, la extracción de polímeros, elastómeros, herbicidas y lubricantes, y la fabricación de los componentes básicos de docenas de productos basados en ácidos azelaicos, ácidos pelargónicos y ésteres. El resultado es una nueva cartera de componentes básicos para nuevas generaciones de productos (bio)químicos. Los residuos pueden transformarse en pienso y las enzimas naturales de las flores de cardo son esenciales para la producción de queso.
Reutilización de fábricas en desuso
Si bien el concepto de biorrefinería está entrando en la era moderna basándose en la visión de un sistema de producción y consumo sostenible, es esencial destacar que la capacidad de implementar la transformación de la biomasa en múltiples fuentes de ingresos es solo una parte del avance. El segundo avance de Novamont es la reutilización de las inversiones existentes en infraestructura petroquímica. La importante contribución de Catia Bastioli y su equipo radica no solo en el diseño de innovaciones bioquímicas y de procesos, sino también en encontrar nuevos usos para las instalaciones existentes, lo que en la jerga de la industria se denomina "capital varado". La infraestructura y la cultura de salud y seguridad, conocida como "cuidado responsable", de una planta petroquímica representan una considerable inversión de capital que no debería amortizarse debido a la sobreinversión en Oriente Medio y China causada por el exceso de capacidad. Además, el costo de la remediación debido a las consecuencias no deseadas del uso inadvertido de catalizadores o materiales de construcción (como el amianto) tiene un gran impacto en los resultados. Cuando una planta química o cualquier otra unidad de producción construida hace tres o cuatro décadas necesita cerrarse, los propietarios deben reservar fondos para cubrir los costos de cierre y remediación. La factura podría ascender fácilmente a cientos de millones, o incluso miles de millones, de dólares. La pregunta ahora es qué generará mayores ingresos e impulsará la economía: la limpieza o la reinversión para revitalizar el sitio y convertirlo en una actividad empresarial permanente durante algunas décadas más, con un modelo de negocio innovador. El enfoque de la economía azul busca que las operaciones sean sostenibles y garantizar el uso de los recursos locales disponibles, incluyendo las inversiones de capital perdidas y la reasignación de los gastos de remediación.
Novamont nunca ha construido una instalación desde cero; siempre ha tomado una operación existente y la ha transformado en una unidad de producción, dándole nueva vida mediante un nuevo flujo de caja. La sede central y las instalaciones de investigación en Novara son las antiguas instalaciones de investigación de Montedison; las instalaciones en quiebra de Ajinomoto en Bottrighe, Italia, se convirtieron en modernas unidades de fermentación; la antigua planta de botellas de PET de Mossi & Ghisolfi en Patricia, Italia, también se transformó; y la lista continúa. La conversión de planta más grande y extensa se implementó en 2014, cuando el equipo de investigación e ingeniería de Novamont transformó con éxito la primera planta de craqueo petroquímico de Italia, ubicada en Porto Torres, Cerdeña, en la biorrefinería más grande del mundo, llamada Matrica. Esta es una empresa conjunta al 50/50 entre ENI/Versalis y Novamont. Esta planta de producción estableció un nuevo referente al transformar 2,5 millones de toneladas de petróleo crudo en 700.000 toneladas de productos químicos mediante una instalación que procesa malezas.
El éxito de cualquier biorrefinería depende de la disponibilidad de una materia prima renovable. Se estima que 70.000 hectáreas de tierras agrícolas sardas han quedado fuera de producción a lo largo de los años, a medida que la Unión Europea intentaba reducir el suministro de materias primas caras que se había comprometido a comprar a un precio fijo. La lógica era que resultaba más barato pagar a los agricultores para que no cultivaran la tierra que tener que comprar las materias primas. Sin embargo, las malezas invaden y se vuelven dominantes cuando la tierra se deja sin cultivar ni sembrar durante años. La maleza más extendida en Cerdeña, y de hecho en todo el Mediterráneo, se conoce como cardo (Silybum marianum). Si bien la oportunidad de utilizar los terrenos de la capital para la bioquímica era evidente, fue el conocimiento de la química del cardo lo que proporcionó una nueva justificación para esta última biorrefinería.
Imaginemos primero una planta petroquímica en desuso, y luego la planta de química del cardo que suministra cuatro productos químicos (polímeros, elastómeros, lubricantes y herbicidas) cuyos residuos se utilizan en la alimentación animal. Los agricultores locales dependen de las importaciones de soja de Brasil para su alimentación, como es habitual en todo el mundo. Hoy en día, los residuos de la planta, después de producir los componentes básicos para cuatro productos químicos principales, se están reutilizando como alimento para animales. Para sorpresa de todos, la población local se preguntaba si teníamos el "polvo" de las flores de cardo, que resultó ser enzimas bacterianas necesarias para elaborar queso de cabra tradicional. Cuando se empieza a reconvertir una planta petroquímica, la producción de queso no se presenta de forma natural como una oportunidad para el desarrollo económico. Sin embargo, al aplicar la lógica de la economía azul, nos embarcamos en un proceso que evoluciona con el tiempo y ofrece posibilidades inimaginables. Aquí es donde la ciencia se encuentra con los negocios: una cuenta con la certeza de las leyes de la física y la previsibilidad de la química, la otra con el impulso para convertir una idea en realidad.
El capital sigue la innovación
Hasta la fecha, la inversión ha sido impulsada por programas de Suecia, con más de 250 millones de euros, e Italia, que ha comprometido más de 500 millones de euros en capital para siete instalaciones en todo el país y al menos 200 millones de euros para investigación y desarrollo. La investigación brasileña ha movilizado aproximadamente 15 millones de euros a lo largo de los años, casi en su totalidad provenientes del gobierno. Mitsubishi Heavy Industries y el Instituto de Investigación Industrial también han comprometido más de 20 millones de euros para la producción continua de equipos de laboratorio. Si incluimos las inversiones de Tigney y Stake Technologies, debemos sumar otros 120 millones de euros. Si bien estos gastos de capital adicionales son sustanciales, provienen de organizaciones y empresas con las que no teníamos relación previa; tampoco incluimos las instalaciones de investigación de ENEA, que representan más de 100 millones de euros para equipos e investigación básica.
El factor de creación de empleo también es crucial. Las biorrefinerías generan más empleos que una fábrica de pulpa y papel típica o una planta petroquímica estándar. Esto contribuye al crecimiento económico local. Aunque el empleo directo sigue siendo limitado y los grupos de iniciativa han creado aproximadamente 45.000 puestos de trabajo, el número de empleos indirectos supera los 100.000, principalmente debido al estímulo adicional proporcionado a la agricultura y la silvicultura. Las cifras de Porto Torres son muy reveladoras. ENI necesitaba 2,5 millones de toneladas de petróleo crudo para fabricar 700.000 productos químicos, y sus instalaciones de producción no eran competitivas. En su máximo potencial, Matrica podría producir solo la mitad de esa cantidad, pero será competitiva a nivel mundial y generará un número comparable de empleos directos, a la vez que estimulará la agricultura local, en lugar de financiar a los gobiernos de la región mediterránea.
Suecia, Italia, Brasil y Canadá quizás no sean las economías más dominantes del mundo, pero su capacidad de investigación es sólida y sus carteras de patentes en estos campos se cuentan por miles. Claramente, la biorrefinería ha avanzado mucho desde que el profesor Hedén habló ante los miembros del parlamento sueco sobre las maravillas de la biotecnología y la microbiología. Su mensaje no fue un respaldo a la modificación genética, sino más bien un llamado a crear mayor valor a partir de los recursos renovables como estrategia para preservar la competitividad de Suecia. En efecto, él ya abogaba por la economía azul mucho antes de que existiera el concepto. Por lo tanto, no sorprende que cuando Heitor Gurgulino de Souza, rector de la UNU, lo invitó a liderar el equipo encargado de realizar el estudio de viabilidad de la iniciativa de "cero emisiones" de la UNU, concluyera: "La opción de 'cero emisiones' propuesta por Gunter Pauli no solo es viable técnica, científica y económicamente, sino que es necesaria si queremos alcanzar nuestro objetivo de sociedades sostenibles".
Traducción de las fábulas de Gunter
El comercio de hongos me inspiró desde el principio a escribir dos fábulas: la fábula n.º 41, "Combustible del árbol", dedicada a Paolo Lugari. Él fue quien inspiró la creación de este centro en 1987, a través de mis conversaciones sobre biorrefinerías que utilizan selva tropical regenerada en Colombia. La fábula n.º 5, "¿Por qué no me quieren?", está parcialmente inspirada en el tablero de fibra de bambú producido por Taiheiyo Cement en Indonesia.
Para más información
www.iea-bioenergy.task42-biorefineries.com/upload_mm/5/6/5/77945a06-c177-4f33-bca2-ce95b84383b0_ENEA_pretreatment_labs_01.pdf
enlace.springer.com/article/10.1385/ABAB:98-100:1-9:89#page-1
www.sp.se/en/press/news/Sidor/20130530.aspx
www.referenceforbusiness.com/history2/90/SunOpta-Inc.html
www.novamont.com/
archivo.unu.edu/unupress/unupbooks/80362e/80362E00.htm
http://tal.tv/es/video/los-hongos-de-francenid-perdomo/
