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AÑO DE LA QUÍMICA

Moléculas, problema y solución

En las conferencias de abril se debate sobre fuentes alternativas de energía y cambios climáticos

LARISSA RIBEIROImágenes de crecientes, bosques resecos y calor excesivo ya son algo cotidiano cuando se piensa en los cambios climáticos globales. La necesidad de invertir en fuentes alternativas de energía también forma parte de ese contexto. Lo que no resulta evidente a simple vista es el rol de la química en esta historia. Sucede que ella se encuentra en todas partes, tanto en el mecanismo que origina los cambios como en las soluciones. Eso es lo que resaltaron el climatólogo Carlos Nobre, del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe), el químico Jailson de Andrade, de la Universidad Federal de Bahía (Ufba), la bióloga molecular Glaucia Souza, de la Universidad de São Paulo (USP), y el químico Luiz Pereira Ramos, de la Universidad Federal de Paraná (UFPR), en el marco del primer encuentro del Ciclo de Conferencias del Año Internacional de la Química, realizado en São Paulo el día 4 de abril. El ciclo, que se extenderá hasta el mes de noviembre, es una iniciativa de la FAPESP y de la Sociedad Brasileña de Química como parte de la celebración, bajo el lema Química: nuestra vida, nuestro futuro, promovida por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada en colaboración con la Unesco.

Las conexiones químicas que conducen al cambio climático también inciden en la producción de alimentos, según muestra el químico Arnaldo Alves Cardoso, de la Universidad Estadual de São Paulo (Unesp) de Araraquara, coordinador de la mesa. La revolución verde, que aumentó la producción de alimentos y significó el Premio Nobel de la Paz para el agrónomo estadounidense Norman Borlaug en 1970, estaba basada en gran medida en la síntesis del nitrógeno reactivo, que puede utilizarse como fertilizante. Pero sus innegables beneficios también acabaron causando problemas: el exceso de nitrógeno que termina en los ríos y en la atmósfera constituye el origen de de una buena parte de la polución y el consiguiente efecto invernadero.

Desafíos
“Estamos viviendo más y mejor, pero lo propio no sucede con el planeta”, remarcó Jailson de Andrade, destacando la importancia de las inversiones en desarrollo sostenible. En su opinión, el agua y la producción de alimentos conforman desafíos interconectados. “Y no existe un sólo reto en el que la química no ocupe un lugar central”.

Para el tema de la energía, el investigador de Bahía muestra que no existe una solución única. La fisión nuclear genera temores en la sociedad, sobre todo ahora que todavía está fresco en la memoria colectiva el accidente nuclear en Japón. De cualquier manera, para suplantar al combustible consumido actualmente en el mundo sería necesaria la construcción de 10 mil centrales nucleares durante los próximos 30 años –una por día–, algo obviamente inviable. Andrade resaltó además que la fusión, una forma diferente de obtención de energía nuclear que podría representar menores riesgos, aún se encuentra en escala experimental, y las células combustibles de hidrógeno todavía tienen un costo muy alto. La energía solar representa una gran promesa, pero resulta necesario mejorar la eficiencia de los paneles fotovoltaicos que actualmente sólo convierten en electricidad el 30% de la energía solar que reciben. “Todavía somos cazadores-recolectores de energía, necesitamos convertirnos en productores”, avisó.

LARISSA RIBEIROParte de la solución energética puede encontrarse en los biocombustibles, y ésa es la apuesta del Programa de Investigación en Bioenergía de la FAPESP, el Bioen. En ese aspecto, según reveló la coordinadora del programa, Glaucia Souza, Brasil avanza con pasos firmes. “Podemos llegar a reemplazar un 30% de la gasolina utilizada en el mundo”, afirmó.

La mejora de la producción no depende solamente de la expansión del cultivo de caña de azúcar y de la construcción de nuevas refinerías, sino también de mejorar la productividad, y es esa la misión de los proyectos de investigación que integran el Bioen. El grupo liderado por la investigadora de la USP estudia mejoras genéticas en la caña de azúcar mediante genética de punta. “La caña representa el mayor desafío de la genómica”, dijo Glaucia, “porque las hibridaciones realizadas en el transcurso del desarrollo de una variedad que produzca mayor cantidad de azúcar multiplicaron 10 veces el genoma de esa planta”.

Mediante las nuevas tecnologías de secuenciamiento, los avances ahora resultan mucho más veloces que en décadas pasadas, aunque no basta con descubrir tramos inconexos del ADN de la planta. “Hemos secuenciado un 70% de los segmentos ricos en genes, pero con 10 copias resulta complejo montar ese genoma”. También es necesario comprender el funcionamiento de ese material genético para lograr interferir, conectando y desconectando genes para mejorar la productividad en diversas situaciones, para incrementar el almacenamiento de azúcar sin aumentar necesidad de irrigación y sin perjudicar el crecimiento de las plantas.

Sumado a las biorrefinerías que no emitan carbono y utilicen todos los subproductos de la caña, un tema que ocupa a una de las facetas del Bioen, este vegetal altamente eficaz en la producción y almacenaje de azúcar puede promover cambios importantes en las matrices energéticas del país y del mundo.

Si los proyectos que integran el Bioen esclarecen que el combustible de origen vegetal es bastante más que el jugo energético de las plantas, Luiz Ramos, de la UFPR, sigue el mismo camino: soja, algodón, palma dendé y piñón manso, entre otros, son posibles fuentes de biodiesel. En el laboratorio paranaense, los investigadores procuran desarrollar tecnologías basadas en catalizadores reactivos de alto desempeño, que mejoren la producción de etanol y biodiesel, reduciendo los contaminantes emitidos por esa industria.

La producción de etanol de segunda generación representa una de las líneas de investigación del laboratorio de Ramos. “Logramos utilizar la explosión de vapor para transformar el bagazo de caña en forma selectiva y eficiente”. El proceso desestructura la pared celular de tal modo que la celulosa queda más disponible para generar bioenergía. No es un proceso inédito, aunque el grupo innovó mediante el uso de catálisis y sustancias químicas auxiliares para hacerlo más eficiente.

La utilización de catalizadores no solubles en el medio, denominada catálisis heterogénea, constituye el meollo de una parte de la investigación del grupo paranaense. “El impacto ambiental y económico resulta bastante menor cuando la catálisis es verdaderamente heterogénea”, explica el investigador, quien realiza colaboraciones con empresas para ofrecer soluciones químicas para los cuellos de botella de la producción de biocombustibles.

Era humana
Una mejor tecnología destinada a la producción de biocombustibles y con mayores fuentes de energía renovable puede hacer de Brasil una potencia ambiental tropical, resaltó Carlos Nobre. La energía hidroeléctrica, que es la de mayor incidencia en la matriz energética con 46% de fuentes renovables, no basta. Según él, el país está quedando retrasado en lo que respecta a la energía eólica y la energía solar, recursos con los que cuenta de sobra. La energía fotovoltaica, preconiza, debe convertirse en la fuente de energía más diseminada, incluso para la generación de hidrógeno combustible. “Estamos acostados en una cuna espléndida”, dice, parafraseando al Himno Nacional.

Los desafíos planteados para la producción de energía y alimentos, reduciendo la contaminación que afecta a la salud de las personas y constituye el origen de los cambios climáticos globales, forma parte de lo que define al Antropoceno, la época geológica caracterizada por la intervención humana: cada hora, la Tierra suma 9 mil nuevas personas, se emiten 4 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2), se talan 1.500 hectáreas de bosques, se vierten 1,7 millones de kilogramos de nitrógeno reactivo al suelo y al agua y se extinguen 3 especies. “Ya hemos sobrepasado con creces los límites de la sostenibilidad”.

fotos eduardo cesarGlaucia, Andrade, Ramos y Nobre durante la conferenciafotos eduardo cesar

El exceso de gas carbónico, que se popularizó como el icono del calentamiento global, no es el único villano de esos límites transpuestos: otros gases contribuyen para el efecto invernadero, tales como el óxido nítrico y el metano. Esas sustancias químicas en exceso, tanto en la atmósfera como en los océanos, ya comienzan a causar daños. Pero los aumentos súbitos y sustanciales de las últimas décadas tornan inequívoco, de acuerdo con el climatólogo del Inpe, el calentamiento global. “La química debe encontrar una manera factible de extraer el CO2 del ambiente”, advierte.

Urge hacer inversiones en ese sentido antes de que el sistema terrestre atraviese los denominados puntos de inflexión, en donde ya no hay retorno al estado previo. “Si pasamos esos puntos, todas los debates serán meramente académicos”. Nuevamente, el ejemplo lo constituye el CO2. Cada año, la actividad humana es responsable por un incremento de 9.700 millones de toneladas de ese gas, de las cuales, 5.500 millones son absorbidas por los océanos y por las plantas. Esa acumulación acaba siendo responsable por la acidificación del agua marina, lo que puede acarrear serias consecuencias. Si el proceso sigue al ritmo actual, se estima que en 2100 el pH de los océanos llegará a un valor de 7,8. En esas condiciones, alertó, no se forma la aragonita, una sustancia esencial para gran parte de los organismos marinos con estructura ósea.

En lo que se respecta a la Amazonia, la investigación de Nobre ha demostrado que un calentamiento promedio mayor que 3,5 grados Celsius (º C) y más del 40% de su superficie afectada por los desmontes conducirán a la selva más allá del punto sin retorno, propagando el proceso denominado como sabanización. Todavía contamos con tiempo para reducir la devastación, según opina el investigador del Inpe y miembro del Panel Intergubernamental sobre Cambios Climáticos (IPCC), pero los cambios en las políticas y los comportamientos no están sucediendo con la velocidad que la ciencia juzga necesaria.

Para limitar el calentamiento a la cota de 2º C pregonada por el IPCC, la totalidad del mundo no puede emitir más de 500 mil millones de toneladas de carbono hasta el final del siglo, lo cual requiere una reducción en las emisiones actuales. Las negociaciones son lentas, aunque Nobre ve con buenos ojos el liderazgo que asumió Brasil en la Conferencia del Clima de Copenhague, en Dinamarca; la COP-15; a finales de 2009, al respecto de la reducción en la emisión de gases de efecto invernadero.

La química formará parte de la concreción de ese liderazgo, según los especialistas que, en el marco de esas conferencias de comienzos de abril, enfocaron sus distintos pareceres en la preocupación por un mismo problema. Actuando como puente entre la biología y la física, entre la urbanización y el medio ambiente, esa área del conocimiento puede ser la clave para que, en las próximas décadas, la vida humana se vuelva sostenible con las mismas características actuales. El ciclo de conferencias resulta una valiosa ocasión para debatir cómo esa rama del conocimiento puede contribuir para con los grandes desafíos globales y despertarasimismo el interés de los jóvenes por la investigación científica. La programación completa se encuentra disponible en el sitio de Pesquisa FAPESP.

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