{"id":111432,"date":"2013-03-28T15:44:37","date_gmt":"2013-03-28T18:44:37","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=111432"},"modified":"2013-05-20T17:18:32","modified_gmt":"2013-05-20T20:18:32","slug":"el-objetivo-es-el-bagazo-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/el-objetivo-es-el-bagazo-2\/","title":{"rendered":"El objetivo es el bagazo"},"content":{"rendered":"

Publicado en Septiembre de 2009<\/em><\/p>\n

\"La

EDUARDO CESAR<\/span>La tonelada de bagazo seco cuesta 15 d\u00f3lares, menos de la mitad que las fuentes disponibles en EE.UU.EDUARDO CESAR<\/span><\/p><\/div>\n

La investigaci\u00f3n brasile\u00f1a del etanol de segunda generaci\u00f3n arrib\u00f3 a una articulaci\u00f3n in\u00e9dita. La b\u00fasqueda del alcohol extra\u00eddo de la celulosa, restringida hasta hace poco tiempo atr\u00e1s a experimentos aislados en empresas y de parte de grupos de investigaci\u00f3n, est\u00e1 movilizando un n\u00famero creciente de investigadores, estimulados por pol\u00edticas investigativas orientadas a ampliar la productividad del etanol de ca\u00f1a brasile\u00f1o. El objetivo consiste en aprovechar el bagazo y la paja de la ca\u00f1a de az\u00facar, fuentes de celulosa que representan dos tercios de la energ\u00eda de la planta, pero no son convertidos en biocombustibles. \u201cHay una carrera mundial por el desarrollo del etanol de segunda generaci\u00f3n\u201d, dice Rubens Maciel Filho, docente de la Facultad de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y uno de los coordinadores del Programa FAPESP de Investigaci\u00f3n en Bioenerg\u00eda (Bioen), motor de la articulaci\u00f3n de la comunidad cient\u00edfica en S\u00e3o Paulo. \u201cAunque en Brasil la investigaci\u00f3n en este campo es reciente, posee ventajas comparativas en la carrera, tal como la disponibilidad de una enorme cantidad de materia prima de bajo costo, representada en el bagazo precosechado, y una infraestructura ya instalada para la producci\u00f3n de etanol\u201d, afirma.<\/p>\n

Los residuos tales como recortes de madera, bagazo de ca\u00f1a o marlos del ma\u00edz, est\u00e1n conformados por celulosa y pueden transformarse en biocombustible cuando se los somete a reacciones de hidr\u00f3lisis, un proceso qu\u00edmico que rompe las mol\u00e9culas. Una gran ventaja de este abordaje ser\u00eda la reducci\u00f3n de la competencia entre biocombustibles y alimentos, produciendo, en el caso del aprovechamiento del bagazo, mayor cantidad de etanol por superficie cultivada. Otra quimera es el abaratamiento de la producci\u00f3n del etanol \u2013en Estados Unidos, el alcohol extra\u00eddo del ma\u00edz est\u00e1 fuertemente subsidiado, contrariamente al etanol de ca\u00f1a brasile\u00f1o. Desde el punto de vista tecnol\u00f3gico, existen varias rutas de hidr\u00f3lisis probadas, pero con rendimientos e inversi\u00f3n que no cuentan con factibilidad econ\u00f3mica operativa.<\/p>\n

La articulaci\u00f3n involucra iniciativas tales como la construcci\u00f3n de varias plantas piloto para desarrollar rutas tecnol\u00f3gicas del etanol celul\u00f3sico. La empresa Dedini Ind\u00fastrias de Base prepara una nueva planta de hidr\u00f3lisis \u00e1cida, un proceso en el que para la rotura de las mol\u00e9culas de celulosa se utiliza un \u00e1cido como catalizador. La planta incorporar\u00e1 innovaciones relacionadas con materiales y procesos basados en el conocimiento acumulado entre 2003 y 2007, un per\u00edodo en que funcion\u00f3 otra planta de la empresa en la Usina S\u00e3o Luiz, en la localidad de Pirassununga (S\u00e3o Paulo). \u201cLa experiencia demostr\u00f3 que necesitamos atenuar algunas de las condiciones cr\u00edticas en que funcionaba la unidad\u201d, dice el vicepresidente de Dedini, Jos\u00e9 Luiz Oliv\u00e9rio. \u201cEstamos ensayando con materiales m\u00e1s resistentes, ya que las condiciones abrasivas del proceso impon\u00edan un desgaste que culminaba comprometiendo el funcionamiento permanente de la unidad\u201d, afirma. Seg\u00fan Oliv\u00e9rio, Dedini sigue confiando en la factibilidad comercial de su tecnolog\u00eda, estudiada desde los a\u00f1os 1980, que utiliza el proceso Dedini Hidr\u00f3lisis R\u00e1pida (DHR), pionero en el pa\u00eds. La empresa mantiene un convenio de cooperaci\u00f3n cient\u00edfica con la FAPESP, que incluye la investigaci\u00f3n de procesos industriales para la fabricaci\u00f3n del etanol.<\/p>\n

Oxiteno, una de las mayores empresas brasile\u00f1as del sector qu\u00edmico, se encuentra interesada en el dominio del proceso de hidr\u00f3lisis del bagazo y de la paja para la fabricaci\u00f3n de productos utilizados en la industria qu\u00edmica y farmac\u00e9utica, obtenidos actualmente por la ruta petroqu\u00edmica. Tambi\u00e9n en colaboraci\u00f3n con la FAPESP, la empresa lanz\u00f3 en noviembre de 2006 una convocatoria p\u00fablica a la presentaci\u00f3n de propuestas en 16 \u00e1reas tem\u00e1ticas de investigaci\u00f3n que seleccion\u00f3 proyectos en el campo de la tecnolog\u00eda para la producci\u00f3n de az\u00facares, alcohol y derivados. La mayor\u00eda de las siete propuestas contempladas y en curso, que involucran asociaciones con investigadores de la Universidad de S\u00e3o Paulo, del Instituto de Investigaciones Tecnol\u00f3gicas y del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotr\u00f3n, se relacionan con procesos vinculados con el etanol de celulosa. Los convenios de la Fundaci\u00f3n con Dedini y Oxiteno forman parte del programa Bioen.<\/p>\n

\"Bagazo

H\u00c9LVIO ROMERO\/AE<\/span>Bagazo en ingenio del interior paulista: una materia prima prometedora para producir alcohol de celulosa H\u00c9LVIO ROMERO\/AE<\/span><\/p><\/div>\n

Petrobras invierte en hidr\u00f3lisis enzim\u00e1tica, que utiliza, en lugar de los \u00e1cidos, enzimas producidas por microorganismos capaces de romper el az\u00facar de celulosa, transformado en alcohol combustible luego del proceso de fermentaci\u00f3n. Una planta piloto instalada en el Cenpes, el centro de investigaci\u00f3n de la empresa instalado en Ilha do Fund\u00e3o, en R\u00edo de Janeiro, comenz\u00f3 a operar en 2007. La intenci\u00f3n de la empresa es lograr el dominio de la tecnolog\u00eda y exportar etanol de celulosa en la pr\u00f3xima d\u00e9cada.<\/p>\n

En Campinas, interior paulista, se construir\u00e1 hacia mediados del a\u00f1o que viene una planta piloto que servir\u00e1 para investigadores de todos los estados. Dicha planta, s\u00edmbolo de la articulaci\u00f3n de esfuerzos, ser\u00e1 instalada en el reci\u00e9n creado Centro de Ciencia y Tecnolog\u00eda del Bioetanol (CTBE), vinculado con el Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda, y contar\u00e1 con una estructura conformada por seis m\u00f3dulos, que abarcan desde el tratamiento f\u00edsico del material lignocelul\u00f3sico hasta la fermentaci\u00f3n, pasando por la producci\u00f3n de microorganismos y la hidr\u00f3lisis enzim\u00e1tica. La idea es que los investigadores puedan realizar diversos experimentos utilizando partes espec\u00edficas de una misma plataforma. \u201cEl objetivo es hacer posibles avances simult\u00e1neos que ayuden a superar diversos problemas tecnol\u00f3gicos relacionados con el etanol de segunda generaci\u00f3n\u201d, explica Carlos Eduardo Vaz Rossell, coordinador de la planta piloto del CTBE.<\/p>\n

La investigaci\u00f3n b\u00e1sica relacionada con el etanol de segunda generaci\u00f3n tambi\u00e9n est\u00e1 cobrando impulso. Investigadores de Embrapa Agroenerg\u00eda, por ejemplo, desarrollan estudios para caracterizar la pared celular de la ca\u00f1a de az\u00facar. Los trabajos est\u00e1n en marcha en el Laboratorio de Gen\u00e9tica Molecular de Embrapa Recursos Gen\u00e9ticos y Biotecnolog\u00eda, en colaboraci\u00f3n con el Instituto de Bot\u00e1nica de la USP. La meta es comprender mejor la composici\u00f3n y la estructura de la pared celular de la ca\u00f1a para manipularla de manera espec\u00edfica buscando aumentar la producci\u00f3n de etanol de segunda generaci\u00f3n.<\/p>\n

Pa\u00edses tales como Estados Unidos, Canad\u00e1 y Suecia cuentan con una producci\u00f3n cient\u00edfica m\u00e1s destacada que la de Brasil en el desarrollo del etanol de segunda generaci\u00f3n. Estados Unidos, que es el principal productor mundial de etanol, afronta cr\u00edticas por haber apostado al ma\u00edz, fuente de alimentaci\u00f3n humana, para extraer el biocombustible, que todav\u00eda recibe fuertes subsidios para adecuar razonablemente su precio. La b\u00fasqueda del etanol de celulosa a base de residuos agr\u00edcolas o de plantas que no sirven como alimento apunta a asegurar el suministro de combustible renovable sin perjudicar la seguridad alimentaria del pa\u00eds.<\/p>\n

El inter\u00e9s brasile\u00f1o en el etanol de celulosa tiene un fundamento diferente. Apunta a tornar a\u00fan m\u00e1s competitivo el etanol de ca\u00f1a, ampliando su producci\u00f3n sin necesidad de aumentar las proporciones de superficie plantada de ca\u00f1a de az\u00facar. Estudios llevados a cabo en el marco del Proyecto Bioetanol, una red de investigaci\u00f3n financiada por el gobierno federal, indican que una destiler\u00eda que produce actualmente un mill\u00f3n de litros de etanol por d\u00eda extra\u00eddo del jugo de ca\u00f1a, podr\u00eda inicialmente, mediante la tecnolog\u00eda de hidr\u00f3lisis, generar un adicional de 150 mil litros de etanol del bagazo recuperado. La paja de la ca\u00f1a es otra fuente potencial para la extracci\u00f3n de etanol. Con el abandono de las pr\u00e1cticas de quemas, tiende a ser utilizada como fuente de celulosa.<\/p>\n

En el caso brasile\u00f1o, la tecnolog\u00eda requiere una reducci\u00f3n de costos para compensar el cambio de uso, ya eficiente, que hoy en d\u00eda se hace del bagazo de ca\u00f1a, basado en la quema para generar electricidad en las centrales de alcohol y az\u00facar. Rubens Maciel Filho, de la Unicamp, recuerda que no basta con hallar soluciones tecnol\u00f3gicamente factibles \u2013es esencial que tengan bajo costo. \u201cNo resulta una tarea f\u00e1cil justificar grandes inversiones para mejorar el alcohol de primera generaci\u00f3n, porque el proceso ya cuenta con una productividad bastante elevada, y tambi\u00e9n existe el desaf\u00edo de producir alcohol de segunda generaci\u00f3n a precios competitivos\u201d, dice. Sin embargo, es importante resaltar que la tecnolog\u00eda de primera generaci\u00f3n todav\u00eda cuenta con margen para perfeccionarse. Simult\u00e1neamente con la inversi\u00f3n en el desarrollo del proceso de hidr\u00f3lisis, Dedini no cej\u00f3 en su apuesta a las tecnolog\u00edas incrementales, que abarcan desde la creaci\u00f3n de centrales de etanol autosuficientes en cuanto al agua, hasta la producci\u00f3n de un biofertilizante que incorpora residuos diversos, tales como vinaza y holl\u00edn. \u201cLa ca\u00f1a posee una condici\u00f3n imbatible para almacenar energ\u00eda\u201d, dice Oliv\u00e9rio, de Dedini.<\/p>\n

\"\"EDUARDO CESAR<\/span>Resulta dif\u00edcil prever cu\u00e1nto tiempo llevar\u00e1 lograr la factibilidad econ\u00f3mica del etanol de celulosa, dadas las dificultades para conocer en detalle los avances obtenidos por las empresas, protegidos por secreto. \u201cPero si existiese efectivamente un proceso competitivo parta transformar bagazo de ca\u00f1a en etanol, ya se encontrar\u00eda disponible en el mercado y las ingenios los estar\u00edan utilizando\u201d, afirma Rubens Maciel, de la Unicamp. El investigador calcula que Brasil cuenta con cinco a\u00f1os para sortear los desaf\u00edos tecnol\u00f3gicos. \u201cDe lo contrario ser\u00edamos dependientes de procesos e insumos importados. Pero vale la pena el esfuerzo, pues contamos con la ventaja de poseer la materia prima, que es el bagazo, disponible en la unidad de producci\u00f3n de etanol\u201d, dice, refiri\u00e9ndose al precio de la tonelada de bagazo de ca\u00f1a seco, de alrededor de 15 d\u00f3lares, comparado con la misma cantidad de residuo disponible en Estados Unidos, que cuesta 35 d\u00f3lares. Incluso en los costos de transporte hay ventajas, ya que el bagazo no necesita ser transportado hasta la central \u2013se halla disponible all\u00ed mismo.<\/p>\n

El bagazo y la paja est\u00e1n conformados por celulosa, un pol\u00edmero de la glucosa constituido por seis \u00e1tomos de carbono, las hexosas; por hemicelulosa, compuesta por az\u00facares de cinco carbonos, denominados pentosas y que todav\u00eda no son aprovechados para la producci\u00f3n de az\u00facar; y por lignina, un compuesto estructural de la planta asociado con la pared vegetal celular, responsable de la rigidez, impermeabilidad y resistencia contra ataques a los tejidos vegetales. Para que las biomasas puedan utilizarse como materias primas para procesos qu\u00edmicos y biol\u00f3gicos, necesitan ser sometidas a un pre tratamiento capaz de desorganizar el resistente complejo lignocelul\u00f3sico. La lignina constituye un gran obst\u00e1culo para ese proceso. Su rotura libera sustancias que inhiben la fermentaci\u00f3n.<\/p>\n

Para lograr un proceso econ\u00f3micamente factible, hay varios obst\u00e1culos que deben superarse. El primero de ellos tiene que ver con el pre tratamiento del bagazo y la paja. \u201cLas materias primas presentan una descomposici\u00f3n lenta. El desaf\u00edo es lograr un pre tratamiento de esa estructura que la torne m\u00e1s l\u00e1bil. Los primeros procesos eran muy destructivos y conduc\u00edan a la p\u00e9rdida de gran cantidad de az\u00facar\u201d, dice Rossell, del CTBE. \u201cNo contamos con un dominio completo de las propiedades qu\u00edmicas, f\u00edsicas y mec\u00e1nicas del bagazo, de la paja y de sus fragmentos. Se necesita conocer mejor la materia prima y as\u00ed desarrollar a futuro procesos eficientes\u201d, afirma.<\/p>\n

Un segundo problema tiene que ver con los catalizadores utilizados para descomponer la celulosa. En el caso de la hidr\u00f3lisis \u00e1cida, es preciso mejorar la eficiencia del proceso, que no permite un control tan preciso de la rotura de las ligaciones qu\u00edmicas. \u201cMientras que el \u00e1cido sulf\u00farico destruye parte del az\u00facar formado, el \u00e1cido clorh\u00eddrico, m\u00e1s eficiente, presenta un problema relacionado con la corrosi\u00f3n, exigiendo aleaciones de metal de elevado costo\u201d, afirma Rossell. Para el caso del proceso de hidr\u00f3lisis enzim\u00e1tica, el obst\u00e1culo es el costo de las enzimas, adem\u00e1s de la exagerada cantidad necesaria como para provocar el desdoblamiento de la celulosa en glucosa. Uno de los retos de la investigaci\u00f3n es hallar microorganismos capaces de producir enzimas m\u00e1s productivas.<\/p>\n

Estados Unidos apuesta a una t\u00e9cnica denominada bioprocesamiento consolidado, mediante la cual las cuatro transformaciones biol\u00f3gicas implicadas en la producci\u00f3n de bioetanol (producci\u00f3n de enzimas, sacarificaci\u00f3n, fermentaci\u00f3n de hexosas y fermentaci\u00f3n de pentosas) transcurren en una sola etapa. Microorganismos gen\u00e9ticamente modificados producen anaer\u00f3bicamente enzimas con mejor actividad que las utilizadas en otros procesos (lea la entrevista en la p\u00e1gina 21). \u201cTales microorganismos deben ser bien estudiados, ya que, aunque funcionan en laboratorio, pueden ser atacados por otros que sobreviven mejor en el ambiente\u201d, dice Maciel. \u201cPero no podemos quedar fuera del desarrollo de microorganismos sofisticados, pues \u00e9stos pueden ayudarnos a obtener una mejor comprensi\u00f3n de los procesos, al margen de trabajar en favor nuestro\u201d.<\/p>\n

Todav\u00eda existen cuellos de botella, tales como el aprovechamiento de los az\u00facares de cinco carbonos, las denominadas pentosas. \u201cNo existe un proceso eficiente para transformar esos az\u00facares en etanol. La mayor parte de las levaduras no posee esa propiedad o la posee en magnitud tan peque\u00f1a que no genera impacto\u201d, dice Rossell. \u201cLa creaci\u00f3n de nuevas levaduras u otros microorganismos resulta cr\u00edtica para la transformaci\u00f3n de las pentosas en etanol. Actualmente, desde el punto de vista comercial, s\u00f3lo contar\u00edamos con el alcohol de las hexosas\u201d. Todav\u00eda restan otras cuestiones por resolver, tales como la necesidad elevada de consumo de agua durante el proceso de pre tratamiento y el destino de la vinaza, un residuo de la destilaci\u00f3n para la recuperaci\u00f3n del etanol. Sucede que, cuando la producci\u00f3n del etanol proviene de la hidr\u00f3lisis, el residuo no contiene potasio y f\u00f3sforo, y as\u00ed pierde su ventaja como fertilizante. Como es contaminante, deber\u00e1 contar con otro destino asegurado.<\/p>\n

Rossell es optimista al respecto de las perspectivas. \u201cLa cantidad de investigadores y t\u00e9cnicos involucrados en la investigaci\u00f3n tiende a crecer en modo exponencial\u201d, afirma. Seg\u00fan Maciel, de la Unicamp, la articulaci\u00f3n de esfuerzos resulta fundamental para hacer valer las ventajas competitivas del pa\u00eds. \u201cEn toda l\u00ednea investigativa, es bueno que exista una cierta dosis de redundancia para comparar las diferentes formas de abordaje del problema. En el caso del etanol de celulosa, no obstante, tal vez no necesitemos de muchas plantas piloto. Con algunas plantas, y la movilizaci\u00f3n integrada de muchos investigadores, podremos arribar a mejores resultados\u201d, concluye.<\/p>\n

Uni\u00f3n por la sostenibilidad
\n<\/b>Un workshop re\u00fane a estadounidenses, brasile\u00f1os y argentinos para debatir el impacto de los biocombustibles sobre el uso del agua y de la tierra<\/i><\/p>\n

Existe un amplio espacio en el cual los investigadores de Brasil, Argentina y Estados Unidos pueden sumar esfuerzos para comprender y mitigar los impactos de las tecnolog\u00edas de producci\u00f3n de biocombustibles sobre el uso del agua y de la tierra. Pero para viabilizar ese concepto, es necesario superar obst\u00e1culos tales como la falta de un patr\u00f3n de datos que cimiente estudios comparativos, construir modelos capaces de explicar los efectos de fen\u00f3menos complejos o hallar formas de analizar cient\u00edficamente correlaciones tales como las que sugieren la influencia del aumento del \u00e1rea plantada con ma\u00edz en Estados Unidos en el desmonte de la Amazonia brasile\u00f1a. Esa conclusi\u00f3n emerge de las discusiones finales de un workshop realizado en el mes de agosto, que moviliz\u00f3 a cient\u00edficos de tres pa\u00edses con gran inter\u00e9s en los biocombustibles \u2013mientras Brasil y Estados Unidos son los principales productores de bioetanol, uno derivado de la ca\u00f1a de az\u00facar y el otro del ma\u00edz, Argentina cuenta con un enorme potencial tanto para la producci\u00f3n de etanol como de biodiesel. \u201cEstos pa\u00edses del continente americano quieren definir conjuntamente estrategias que permitan utilizar ciencia de alta calidad con el objetivo de que los recursos naturales se utilicen en forma sostenible\u201d, dice Marcos Buckeridge, profesor del Instituto de Biociencias de la Universidad de S\u00e3o Paulo, y coordinador del workshop. Realizado en el marco del Programa FAPESP de Investigaci\u00f3n en Bioenerg\u00eda (Bioen), el evento fue organizado y patrocinado por agencias que los financian, como la FAPESP, el Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq) y la norteamericana National Science Foundation, adem\u00e1s de instituciones tales como la Universidad de S\u00e3o Paulo, la Universidad de Buenos Aires y la Universidad del Estado de Iowa. \u201cEl uso del agua y de la tierra, asociado con la producci\u00f3n de biocombustibles, tiene consecuencias sociales, econ\u00f3micas y ambientales de importancia, adem\u00e1s de involucrar cuestiones tecnol\u00f3gicas complejas. Nuevos modelos, con equipos multidisciplinarios y multinacionales, se hacen necesarios para investigar este tema\u201d, dijo Robert Anex, profesor de la Universidad de Iowa.<\/p>\n

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