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Investigación empresarial

Más allá del petróleo

BP establece acuerdos para mejorar la producción de etanol y se prepara para la segunda generación

Léo RamosA partir de la izquierda, Wesley Ambrósio, Caio Fortes, Daniel Atala y Marco Souza, en la sede de la BP Biocombustíveis, en São PauloLéo Ramos

Presente en Brasil desde hace más de 50 años, actuando en los sectores del petróleo y gas natural, lubricantes y combustibles de aviación, BP ha invertido desde 2008, por medio de BP Biocombustíveis, en combustibles renovables enfocados en la primera generación de etanol, en cuyo proceso la sacarosa de caña de azúcar se fermenta para la producción del alcohol. Para ello, firmó convenios con entidades de investigación y fomento. “El camino natural consiste en financiar investigaciones en centros ya establecidos”, dice Wesley Ambrósio, de 43 años, director de tecnología de BP Biocombustíveis, con sede en la capital paulista. En abril de este año, por ejemplo, BP y la FAPESP anunciaron un acuerdo para la financiación de proyectos de investigación en temas relacionados con la bioenergía en asociación con universidades e institutos de investigación del estado de São Paulo. El acuerdo estipula una inversión de hasta 50 millones de dólares, divididos en partes iguales entre ambas partes, por un período de hasta 10 años. “El programa con la FAPESP es el primero que desarrollamos con entidades externas para intentar cubrir todo el abanico de investigación, desarrollo y aplicación para el etanol”, subraya Ambrósio, ingeniero químico graduado y maestría en la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y con un posgrado en administración en la Fundación Getúlio Vargas (FGV).

En octubre, BP firmó un nuevo acuerdo con el Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnología del Bioetanol (CTBE), en Campinas, para el desarrollo de un proceso de fermentación de jugo de caña destinado a aumentar su tenor alcohólico antes de pasar por la destilación. El promedio brasileño de tenor alcohólico del jugo en esa etapa es tan sólo de un 9% del volumen total, lo que resulta en un gran volumen de vinaza (efluente líquido resultante del proceso de producción del etanol). Los participantes invertirán 2 millones de dólares en el proyecto, distribuidos en partes iguales, durante dos años.

“Entendemos que existen grandes oportunidades con la primera generación, que abarcan desde la producción agrícola, comenzando por la elección de las variedades de caña adecuadas para las nuevas fronteras productivas, el desarrollo de nuevas tecnologías para la siembra y la cosecha y el uso de geotecnología, hasta la parte industrial, con la extracción y tratamiento del jugo y su conversión final en productos tales como etanol, azúcar y electricidad”, dice Ambrósio. Él dirige un equipo de 12 investigadores, compuesto fundamentalmente por ingenieros y biólogos, contratados para comenzar con los proyectos. “Nuestra idea consiste en aprovechar las oportunidades en la primera generación para quedar bien posicionados de cara a la segunda generación, la del etanol celulósico”, resalta el director de tecnología que a lo largo de su trayectoria trabajó principalmente en la industria química, pero también en las áreas del petróleo y de construcción naval.

BP cuenta con alrededor de 90 mil empleados y está presente en más de 30 países. En 2011, sus ingresos netos globales fueron de 375.500 millones de dólares. En Brasil, posee unos 5 mil empleados. En 2011, BP Biocombustíveis molió 4,5 millones de toneladas de caña. “Operamos tres centrales en Brasil, dos en Goiás y una en Minas Gerais y nuestras metas de crecimiento para 2020 apuntan a la duplicación de las unidades actualmente existentes y la construcción de otras, con tecnologías que aporten mayor eficiencia y rentabilidad”, dice el investigador Daniel Atala, de 38 años, uno de los integrantes del equipo de tecnología de BP Biocombustíveis y especialista en procesos industriales. Con título de ingeniero en alimentos de la Fundación Universidad Federal de Rio Grande (Furg), Atala hizo maestría y doctorado en la misma área y posdoctorado en ingeniería química, todos en la Unicamp, becado por la FAPESP.

En su tesis doctoral defendió una nueva técnica de fermentación extractiva para el etanol, que derivó en un pedido de patente y el Premio Joven Científico concedido por la Fundación Bunge en 2007, en el área de agroenergía. El método propuesto considera que, en condiciones normales, el proceso de fermentación sufre una fuerte inhibición por el etanol producido, lo cual provoca que la levadura utilizada reduzca su actividad metabólica y pierda su fuerza fermentativa. Con el nuevo proceso, que se realiza en un ámbito de baja presión (vacío), donde la evaporación ocurre a temperatura ambiente (alrededor de 33 ºC), el etanol se extrae del medio antes que ejerza influencia en el desempeño de la levadura. “La remoción del etanol del medio de cultivo a medida que va produciéndose, lleva a que la levadura sea más productiva”, dice Atala.

Durante su posdoctorado, el Centro de Tecnología Cañera (CTC), en Piracicaba, interior paulista, se interesó en desarrollar la tecnología a escala semiindustrial. Atala fue contratado en 2006 como investigador en el sector de producción de alcohol, donde construyó una planta piloto de fermentación extractiva en vacío y permaneció hasta el pasado mes de julio, cuando pasó a integrar el grupo de investigación de BP Biocombustíveis. “Los avances tecnológicos aplicados al proceso de primera generación podrían establecer un nuevo estándar para la producción del sector”, dice. Según el investigador, lo que diferencia a BP en el contexto actual –“en que las tecnologías utilizadas ahora son básicamente las mismas de hace 30 años atrás, con pequeñas modificaciones”– es que posee varios centros de desarrollo tecnológico diseminados por el mundo.

Interacción internacional
En uno de esos centros, instalado en San Diego, Estados Unidos, por ejemplo, los investigadores se dedican a producir innovaciones para el sector de biocombustibles, pero con la mira puesta en el etanol de segunda generación, el lignocelulósico, elaborado a partir de biomasas residuales tales como el bagazo y la paja de la caña. “Hay bastante interacción entre el equipo brasileño y el que se encuentra en San Diego”, relata Ambrósio, quien se reporta directamente al vicepresidente de tecnología de la mundial BP Biofuels, Tom Campbell.

Eduardo CesarTest en el laboratorio de fermentación alcohólica del CTBEEduardo Cesar

La empresa anunció inversiones por valor de 500 millones de dólares durante 10 años para investigaciones realizadas por el Energy Biosciences Institute (EBI) para el desarrollo de energías renovables a partir de la biotecnología, una iniciativa encabezada por la Universidad de Berkeley, en California, en colaboración con la Universidad de Illinois, ambas de Estados Unidos. El EBI tiene como objetivo investigar la aplicación de biotecnología en áreas tales como la de combustibles celulósicos, microbiología del petróleo, biolubricantes y biosecuestro de carbono. “Los principales criterios que BP considera importantes para los biocombustibles son tres: que emitan poco carbono, con bajo costo y a gran escala. La suma de esos elementos devendrá en un cuarto, un biocombustible sostenible”, dice Ambrósio. El etanol de caña es un combustible que cumple con esos cuatro criterios.

En colaboración con DuPont, BP constituyó una joint venture denominada Butamax Advances Biofuels, que inauguró en 2010 su primer laboratorio en América Latina dedicado a la investigación y desarrollo del bioetanol a partir de la caña de azúcar, un nuevo combustible renovable para agregarle a la gasolina. El laboratorio está emplazado en Paulínia, distante 18 kilómetros de Campinas, en el interior paulista. Se espera alcanzar una producción de 7.600 millones de litros para 2020, que se destinarían principalmente a Estados Unidos y Europa, mercados con reglamentaciones que estipulan metas de consumo mínimo de biocombustibles para reducir los niveles de emisión de gases de efecto invernadero, además de Asia.

Eduardo CesarFermentador con vinaza de caña de azúcarEduardo Cesar

En el mercado estadounidense, donde se prevé que el biobutanol comience a producirse en escala comercial a partir de 2013 en una central del estado de Minnesota, el producto se elaborará a partir del maíz. Según la empresa, la ventaja del biobutanol en relación con otros tipos de combustibles renovables, incluyendo el etanol, radica en su contenido energético. Mientras que el etanol posee dos átomos de carbono en su cadena molecular, aquél tiene cuatro, lo que le confiere mayor energía por unidad de volumen. BP también cuenta con una línea de investigación en colaboración con el grupo holandés de alimentos y productos químicos DSM, en Estados Unidos, para producir biodiesel a partir de la caña de azúcar.

Marco Souza, de 55 años, también forma parte del grupo de investigación de BP como responsable de la optimización de la fermentación industrial, un sector en el que trabaja desde que se graduó como biólogo médico en la Pontificia Universidad Católica de Campinas (PUC), hace 32 años. Ni bien se graduó fue contratado por una centra de Guariba, a 64 kilómetros de Ribeirão Preto, en el interior paulista, donde, en colaboración con la cooperativa Copersucar, montó un laboratorio para estudiar los procesos de contaminación industrial en todas las etapas de la producción: zafra de la caña, molienda y elaboración de productos. Tanto durante su maestría como en el doctorado en microbiología en la Unesp de Jaboticabal, él investigó los contaminantes en los procesos de fermentación.

Un efecto perjudicial
“En presencia de contaminantes, el fermento sufre un efecto perjudicial para la producción de etanol”, dice. Souza también trabajó en el CTC durante cuatro años y desde mayo de 2011 trabaja en BP. “Nuestro principal proyecto consiste en monitorear la fermentación en tiempo real, por medio de tecnologías e instrumentos que se utilizan en otras industrias, tal como en el caso de la química”. Hasta hace poco, la fermentación era vista como un misterio, según Souza. O sea, el proceso comenzaba con determinada cantidad de azúcar y al final había una cantidad equivalente de etanol, dependiendo de las pérdidas del proceso y de la dificultad de medición inherente a las tecnologías normalmente utilizadas.

Eduardo CesarPlanta piloto ensaya experimentos a escala preindustrialEduardo Cesar

Una pobre eficiencia en el proceso no se encuentra relacionada solamente con la instalación industrial, sino también a la parte fisiológica y cinética (velocidad) de la levadura que transformará el azúcar en etanol. La velocidad en el proceso de transformación depende de las enzimas producidas, de la condición nutricional de la levadura y de la calidad de la materia prima. Cuando la fermentación se encuentra controlada, hay una ganancia en el procesamiento de la materia prima y en la propia destilación. Durante la fermentación, en función de las impurezas provenientes del jugo de la caña, además del etanol, la levadura produce algunos otros alcoholes y productos secundarios por vías metabólicas alternativas. “Disminuyendo los productos secundarios, se logra una mejora en la fabricación de etanol”, dice Souza. Más allá de mejorar la eficiencia, el producto obtenido tiene mejor calidad para disputar el mercado.

062-065_Empresa BP_202En el inicio de la producción del etanol, que comienza en el campo, el equipo tecnológico cuenta con el apoyo del investigador Caio Fortes, de 33 años, ingeniero agrónomo graduado en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) en Araras, con maestría y doctorado por la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la USP, en Piracicaba. “Elijo las variedades de caña, analizo materias primas alternativas tales como el sorgo sacarino, me ocupo del manejo del suelo, de las mejores prácticas agrícolas, de la maquinaria y la irrigación”, dice Fortes, quien trabajó en los ingenios Cocal y Grupo São Martinho, y como investigador en el CTC durante cuatro años. Durante su experiencia en el Grupo São Martinho, donde se desempeñó como coordinador de calidad agrícola y planificación industrial, inició su doctorado en el Centro de Energía Nuclear en la Agricultura (Cena) de la USP, finalizado en 2010, donde estudió fertilización nitrogenada y manejo de la paja de caña recogida sin quemar. Desde 2008 trabaja en BP, donde comenzó en el grupo de prospección de negocios, mediante el análisis de potenciales oportunidades de negocios para adquisiciones.

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