El mercado
Se proyecta que la demanda mundial de biodiésel superará los 10 mil millones de galones anuales para 2015. Actualmente, 30 países han implementado objetivos de biocombustibles y están mezclando biodiésel con gasolina regular. Europa avanza hacia una mezcla del 7%, mientras que Brasil e Indonesia aspiran al 10%. Los países en desarrollo representan el 50% de la demanda mundial de biocombustibles, y su compromiso a largo plazo con los combustibles renovables queda demostrado por el hecho de que el 17% de la demanda mundial de biodiésel ya se concentra en el Sur Global. La Unión Europea es el mayor consumidor de biodiésel, con el 44% de la demanda, seguida de cerca por la región de Asia y el Pacífico con el 39%, muy por delante de Estados Unidos.
Las tierras agrícolas europeas abarcan 164 millones de hectáreas de tierra cultivable y 76 millones de hectáreas de pastos. Los residuos agrícolas de cultivos alimentarios y forrajeros representan una fuente importante para la producción de biocombustibles. El instituto multilateral de investigación IIASA de Viena (Austria) ha estimado que se podrían generar hasta 246 megatoneladas de biomasa para la producción de biocombustibles y bioplásticos a partir de residuos de cultivos, que representan el 50 % de la biomasa cosechada. Estos residuos pueden utilizarse sin riesgo de perder fertilizantes ni enmiendas del suelo. Este enfoque para los residuos agrícolas reduce la necesidad de entre 15 y 20 millones de hectáreas de tierras agrícolas que, de otro modo, se habrían utilizado exclusivamente para la producción de biocombustibles.
Innovación
La demanda de combustible (o plástico) derivado de la biomasa compite con la producción de alimentos. Expertos de la Universidad de Cornell han calculado que abastecer de combustible a un automóvil estadounidense promedio durante un año con biodiésel o etanol requeriría 11 acres de tierras de cultivo que, de otro modo, producirían alimentos para siete personas. Sin embargo, esto es solo una parte del problema: producir etanol a partir de cultivos requiere más energía que la que produce la quema de etanol. El problema principal es que el 8% de etanol con un nivel de pureza del 99,8% debe separarse del 92% de agua. Si a esto le sumamos la dura realidad de que el maíz erosiona el suelo 12 veces más rápido de lo que puede regenerarse y que el riego del maíz agota las aguas subterráneas 25 veces más rápido que la tasa de recarga natural, este sistema no puede considerarse sostenible. Si todos los automóviles en Estados Unidos funcionaran con 100% de etanol, se necesitaría el 97% de la superficie terrestre del país para cultivar maíz como materia prima. Es difícil explicar cómo los plásticos o los combustibles a base de maíz pueden considerarse sustitutos sostenibles de los combustibles fósiles.
Carl-Göran Hedén, miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias y durante muchos años director del departamento de microbiología del Instituto Karolinska, introdujo el concepto de biorrefinería a principios de la década de 1960 para romper con la trampa de los combustibles alimentarios y los plásticos. Introdujo el concepto de procesar biomasa utilizando la misma lógica que el petróleo crudo, que se craquea y se recombina en 100.000 moléculas diferentes, a la vez que produce energía. Si bien muchos institutos de investigación, como el Laboratorio Nacional de Energías Renovables y la Universidad de Wageningen, desarrollaron el concepto, fue el profesor Jorge Alberto Vieira Costa, de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (FURG) en Brasil, quien lo puso en práctica, no con plantas, sino con algas.
En la década de 1990, el profesor Jorge Vieira inició una investigación sobre algas de agua dulce nativas del lago alcalino Lagoa Mangueira, en el sur de Brasil, para combatir la desnutrición en la región. Su experiencia en producción a gran escala le permitió expandir el programa desde la seguridad alimentaria hasta la mitigación del cambio climático. Si bien la producción de algas fue un éxito, una mejor comprensión de la demanda de CO2 de las algas como nutriente presentó una nueva oportunidad: aprovechar el exceso de emisiones de la central eléctrica de carbón local y convertir la cuenca de retención en una unidad de producción de algas. Un estudio detallado de la capacidad de producción reveló que una sobreproducción de algas para el consumo humano abrió la puerta a la extracción de lípidos de las algas para producir biocombustibles. Michele Grecque, colega del profesor Jorge Vieira, llevó la biorrefinería al siguiente nivel e identificó la posibilidad de producir ésteres (y poliésteres) a partir de los residuos, presentando así un sólido argumento para que la biorrefinería produzca alimentos, combustibles y plásticos a partir de CO2.
El primer flujo de caja
El equipo brasileño instaló con éxito su primera unidad en Porto Alegre, Brasil, en 2008. Aunque el proyecto está en su fase inicial, la capacidad técnica y financiera para convertir los gases de efecto invernadero en materia prima para estas tres necesidades básicas ha generado los fondos de investigación necesarios para perfeccionar este enfoque que pondría el debate sobre los biocombustibles basados en algas en una vía prometedora.
Mientras tanto, la empresa italiana Novamont, el mayor productor europeo de bioplásticos, ha evolucionado de una empresa de plásticos innovadores a una dedicada a la construcción de biorrefinerías, la primera de las cuales ya está operativa en Terni (Italia). Tras una inversión de aproximadamente 100 millones de euros en plásticos innovadores y la creación de una cartera de 100 patentes, su fundadora y directora general, Catia Bastioli, ha impulsado este proyecto creando una empresa conjunta con 600 agricultores locales que suministran productos para el consumo local. Esta estrategia, que busca recuperar la producción en tierras no cultivadas y garantizar el procesamiento de toda la biomasa (no solo almidón y aceite vegetal), mejora los ingresos agrícolas, la producción de las plantas y los costes de los productos, generando así múltiples flujos de caja, tal como lo prevé la economía azul.
La oportunidad
Las industrias petrolera, de refinería y petroquímica deberían inspirar a los ingenieros químicos a buscar métodos de producción comparables para derivados complejos de la biomasa. Así como el petróleo se descompone en 100.000 moléculas diferentes, la biomasa no debería producirse en silos aislados, generando enormes cantidades de residuos. Ha llegado el momento de adoptar el concepto de biorrefinerías. Ahora que las iniciativas en Brasil e Italia han demostrado su viabilidad técnica, económica y social, otros proyectos deberían seguir su ejemplo próximamente.
