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Bioenergía

El etanol que mueve al mundo

Exhiben en una conferencia el esfuerzo de Brasil y otros países en la búsqueda de nuevos métodos destinados a la producción de biocombustibles

eduardo cesarMomento singular: cañaveral florecido en Serra da Mantiqueiraeduardo cesar

Desde Campos do Jordão

Diez enormes carteles con fotografías de cañas de azúcar colgados del techo engalanaron el adusto hall del centro de convenciones de Campos do Jordão, una ciudad montañosa ubicada a 173 kilómetros de São Paulo, y recordaban que Brasil cuenta con la mayor eficiencia tecnológica mundial en cuanto a la producción de etanol a partir de la caña de azúcar. Aún existe una distancia considerable comparando con otros países, pero las ponencias y charlas que ocuparon el hall y las salas contiguas durante los cuatro días que duró la 1ª Conferencia Brasileña de Ciencia y Tecnología en Bioenergía (Brazilian BioEnergy Science and Technology Conference — BBEST), en agosto, demostraron que la carrera por lograr nuevas formas de producción de mayor cantidad de biocombustibles — provenientes de gramíneas y de otras plantas tales como el sorgo, la soja, el camote y el tabaco — se ha intensificado.

En Brasil y en otros países, se encuentran en construcción o ya funcionando, plantas piloto o de demostración que amplifican la escala de producción de tecnologías que han tenido éxito en laboratorio, una de ellas en Dinamarca, utilizando paja de maíz. British Petroleum (BP), está construyendo en Florida, Estados Unidos, la primera fábrica de etanol celulósico, que comenzará a operar comercialmente en 2013, utilizando como materia prima una gramínea autóctona, la hierba de elefante. “Todas las alternativas presentadas hasta ahora presentan un costo económico y/o ecológico mayor que el del sistema brasileño de fermentar la sacarosa de la caña”, comentó Carlos Henrique de Brito Cruz, director científico de la FAPESP, durante una entrevista concedida al periódico O Globo. Según él, la tecnología brasileña de producción de alcohol de caña de azúcar no será superada tan pronto. En la conferencia de apertura, el físico José Goldenberg reiteró: “La producción de etanol de maíz en Estados Unidos utiliza mucha energía fósil, lo cual convierte a la producción brasileña, cuya materia prima es la caña de azúcar, en una opción mucho más ventajosa desde el punto de vista económico y de la sostenibilidad, ya que las refinerías producen energía a partir del bagazo de la caña y son prácticamente autosuficientes”.

Durante el presente mes de septiembre, entrará en operación la central piloto del Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología del Bioetanol (CTBE), en Campinas. Su propósito será desarrollar la producción del etanol celulósico — o de segunda generación — en reactores de cien a mil litros. “Estamos trabajando denodadamente con empresas del sector”, expresó Marcos Buckeridge, director científico del CTBE y coordinador del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) del Bioetanol.

Los equipos de las empresas también se están movilizando. La empresa Oxiteno desarrolló un aditivo para utilizar con etanol en motores diesel y actualmente trabaja para amplificar la escala de producción e iniciar la comercialización lo más pronto posible. Amyris Brasil apuesta por la producción de biodiesel y bioquerosén para aviones transformando el jugo de caña de azúcar mediante la acción de microorganismos genéticamente modificados.

Los trabajos del Programa FAPESP de Investigación en Bioenergía (Bioen) integraron a dos grupos de investigadores anteriormente distantes, los especialistas en mejoramiento clásico, por un lado, y los de análisis genómico, por otro. “Estamos superintegrados y realizando experimentos que nunca habíamos imaginado”, afirmó Glaucia Souza, profesora del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (USP) y una de las coordinadoras del Bioen. Uno de esos estudios consistió en el análisis de 620 genotipos de las variedades de caña cultivadas por el equipo de la Red Interuniversitaria para el Desarrollo del Sector Sucroalcoholero (Ridesa), un consorcio de universidades federales dedicado al mejoramiento genético de la caña, en colaboración con empresas (lea el reportaje). El análisis señaló cuáles variedades podrían acumular azúcar y realizar la fotosíntesis al mismo tiempo, siendo más productivas, ya que normalmente, la acumulación de azúcar en los tallos o culmos inhibe la fotosíntesis de la caña.

Productividad
El Centro Paulista de Investigación en Bioenergía, anunciado en diciembre de 2009, avanza mediante inversiones conjuntas del gobierno paulista, de las universidades estaduales y de la FAPESP (lea Pesquisa FAPESP nº 168). Según Luis Cortez, docente de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y coordinador adjunto de programas especiales de la FAPESP, las universidades están concretando los concursos destinados seleccionar y contratar investigadores y, simultáneamente, construyendo los laboratorios del nuevo centro. “Se estima que al final del año próximo los laboratorios estarán listos para que los investigadores comiencen a trabajar”, expresa.

El objetivo general de esas propuestas es el mismo: ampliar la productividad de los biocombustibles en Brasil, que ahora es el segundo país, ya no el primero, en cuanto a volumen de producción de etanol. Desde el 2005, Estados Unidos tomó la delantera con su etanol de maíz, aunque con menor productividad y mayores costos. Rubens Maciel Filho, docente de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) que integra el Bioen, dijo que la productividad de etanol anual por hectárea en Brasil podría trepar de los actuales 6 mil litros a 14 mil litros — mediante la adopción de tecnologías innovadoras. Y presentó dos: la fermentación en vacío y el uso de enzimas producidas por el hongo Aspergillus niger para degradar la celulosa del bagazo de caña.

Elba Bon, investigadora de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), estima posible extraer otros 36,5 litros de etanol por tonelada de caña, de donde ya se extraen 80 litros, utilizando un 12% del volumen del bagazo (la mayor parte se quema para generar electricidad en las refinerías) y un 50% de la paja de la caña (la mitad queda sobre el suelo). “Podemos duplicar la producción sin aumentar la superficie plantada utilizando también los rastrojos del maíz y del trigo”.

eduardo cesarMontañas de bagazo (al lado, paja de caña): fuente de etanol, si los hongos ayudaneduardo cesar

Su grupo de la UFRJ desarrolló nuevas técnicas de pretratamiento del bagazo y la paja mediante la molienda en seco o con agua. La biomasa molida se somete a la acción de enzimas que actúan sobre la celulosa y producen jarabe de glucosa, que podría introducirse en la línea de producción regular del etanol y la lignina. “Necesitamos un método de separación continua, en mayor escala, y económicamente factible”, comentó. El equipo analizó varios hongos que producen enzimas que degradan la celulosa e identificó una familia bastante prometedora de Tricoderma traída desde la Amazonia. Ahora el desafío — de éste y otros grupos en Brasil y otros países — es el de producir enzimas en gran volumen y con costos reducidos.

Los representantes de centros de investigación, del gobierno y de empresas de Estados Unidos revelaron que cuentan con metas ambiciosas. “Podemos convertirnos en los mejores”, afirmó Nicholas Carpita, investigador de la Universidad Purdue, quien trabaja en métodos catalíticos de producción de etanol celulósico. “Existen muchas oportunidades para aumentar la producción y la diversificación de los biocombustibles”, dijo Chris Somerville, director de Energy Biosciences Institute (EBI), una empresa de investigación en biocombustibles creada en el 2007 en la Universidad de California en Berkeley (lea la entrevista). Bruce Dale, de la Universidad Estadual de Michigan, presentó un método de pretratamiento de biomasa mediante el empleo de amoníaco caliente concentrado, que, según él, ya se está probando en experiencias piloto y se ha mostrado “muy eficiente” para extraer azúcares de residuos agrícolas tales como la paja del trigo y de dos gramíneas autóctonas de Estados Unidos: la switchgrass y la Miscanthus.

Enfoque singular
“Nuestro objetivo consiste en catalizar la transformación del sistema de energía y asegurar el liderazgo de Estados Unidos en energía limpia”, dijo Sharlene Weatherwax, directora de ciencias biológicas y ambientales del Departamento de Energía (DOE). El DOE apunta a integrar la investigación básica y tecnológica de manera tal que los hallazgos científicos resulten en aplicaciones comerciales. El Office of Science, al cual ella responde, apoya a 27 mil estudiantes de posgrado, 26 mil investigadores en instalaciones multiusuarios tales como laboratorios y plantas piloto, 300 instituciones académicas y 17 laboratorios propios de investigación. “Existe un enfoque único y un trabajo multidisciplinario, basado en una ciencia por equipos”, afirmó.

El DOE divulgó en agosto el documento U.S. billion-ton update: biomass supply for a bionenergy and bioproducts industry, organizando el trabajo de universidades, empresas y gobierno para ampliar la producción de combustibles a partir de biomasa, incluso con residuos urbanos y forestales, para los próximos 20 años. También en agosto, el presidente Obama anunció que los departamentos (equivalentes a los ministerios en Brasil) de Agricultura, Energía y Marina, podrán invertir hasta 510 millones de dólares durante los próximos tres años, en colaboración con empresas, para el desarrollo de biocombustibles para embarcaciones militares y transportes comerciales.

En Holanda, el equipo de la BE-Basic, un consorcio de 26 universidades y empresas, trabaja en una planta piloto, construye una planta de demostración de aprovechamiento de biomasa y promueve la colaboración internacional, siendo la más reciente, anunciada en el BBEST, con investigadores brasileños, por medio de la FAPESP. En Dinamarca, el grupo Dong Energy inauguró Inbicon, en 2009, una refinería que transforma 30 mil toneladas de paja de maíz anuales en 5,4 millones de litros de etanol celulósico y 13 mil toneladas de pellets de lignina, utilizados para alimentación animal. Henning Jorgensen, de Inbicon, presentó la refinería, que en su opinión, podría utilizar bagazo de caña; aunque de inmediato, un investigador de la platea comentó que el objetivo de ellos no consistía en procesar bagazo, sino en venderle la tecnología a Brasil.

“Estamos perdiendo competitividad”, indicó Marcos Jank, presidente de la Unión de Industrias de Caña de Azúcar (Unica). Según él, los costos de producción aumentaron un 35% desde 2005, debido a la competencia por las tierras y el aumento en los costos de mano de obra y fertilizantes. Jank dijo que está investigando tecnologías que apuntan a la reducción de los costos, pero se ha topado con dificultades para avanzar. “El volumen de la investigación es exiguo. Es cierto que tenemos aquí 500 investigadores, pero podrían hallarse encauzados en uno o dos grandes proyectos. La investigación todavía ocurre de manera fragmentada, en pequeños proyectos. Necesitamos grandes proyectos en sistematización de la caña, el uso de la paja y la fermentación. Tenemos problemas urgentes por resolver”.

Maciel Filho destacó la importancia de articular la cadena de conocimientos en ciencia y tecnología para mejorar la producción y la productividad del etanol en Brasil. “Nuestra ubicación es buena, pero pronto tendrá competencia”, comentó Francisco Nigro, docente de la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (USP). Nigro, quien participó en el desarrollo del automóvil impulsado con alcohol, también puso de relieve la necesidad de promover la investigación, las políticas públicas, la integración de equipos y el consumo de etanol.

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