Foto: Los productores de biocombustibles necesitan de nuevas tecnologías para convertir la caña de azúcar en productos comercialmente viables.

Con la intención de forjar un camino nuevo para la asediada  industria de los biocombustibles, un grupo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California, en Berkeley (ambos en EEUU),  han ideado un método innovador para la producción de un combustible renovable para aviones. Mediante el uso de la caña de azúcar y los desechos de la caña de azúcar llamados bagazo, el nuevo proceso (descrito en un trabajo publicado en la última edición de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences) podría hacer posible la comercialización de una ristra de nuevos productos por parte de refinerías verdes que incluye un biocombustible para aviones y aceites de base lubricante para automóviles.

Esta investigación surge en un momento en el que los biocombustibles se encuentran en una encrucijada. La reducción de las subvenciones gubernamentales, el bajo precio del petróleo y la preocupación por la pérdida de tierras de cultivo de alimentos para el cultivo de maíz y caña de azúcar para la biomasa se han sumado hasta llevar la industria al borde de un punto muerto. Aunque la cuota de producción de combustibles renovables en Estados Unidos se duplicó entre 2007 y 2013, su uso como porcentaje del total del combustible destinado al transporte apenas se ha visto afectado. Y mientras la mayoría de las aerolíneas disponen de programas de biocombustible en algún estado de desarrollo, la aviación – que requiere un combustible especialmente denso en energía y sin oxígeno – ha demostrado ser un campo difícil de penetrar.

Como resultado, se ha visto cuestionado el futuro del Estándar de Combustibles Renovables, publicado en el 2005 y ampliado por el Decreto de Energías Independientes y Seguridad (EISA, por sus siglas en inglés) de 2007.

"La actual primera generación de biocombustibles emplea sobre todo cultivos comestibles como pienso y o son caros o sólo suponen una leve mejoría [en cuanto a las emisiones de efecto invernadero] en comparación con combustibles derivados del petróleo", concluyó un informe publicado en abril por el Centro Colombia de Políticas Energéticas Globales, escrito por James Stock, un profesor de economía política de la Escuela Kennedy de la Universidad de Harvard (EEUU) y un antiguo miembro del gabinete de consejeros económicos de la presidencia estadounidense. "El desarrollo y la comercialización de biocombustibles de bajas emisiones de segunda generación – tan críticos para el éxito del programa – no han llegado a cumplir los muy ambiciosos objetivos establecidos por EISA".

Para alcanzar estos objetivos y así rejuvenecer la industria de biocombustibles, los investigadores están volviendo a examinar la ciencia de la producción de combustible desde biomasas, buscando técnicas más eficientes que utilicen cultivos no comestibles, cultivados en tierras marginales, y desechos como el bagazo. Una importante barrera es la pretración – la descomposición de las paredes celulares para liberar azúcar, que después puede ser fermentada y convertida en combustible.

El estudio de la Universidad de California, llevado a cabo bajo una asociación pública-privada llamada el Instituto de Ciencias de Bioenergía (EBI, de sus siglas en inglés), está enfocado a las cetonas, unos compuestos orgánicos derivados de biomasas que pueden potenciarse y tratarse para producir los compuestos densos en energía y adecuados para la producción de combustible de avión o aceites de base lubricante para automóviles. Alexis Bell, uno de los principales autores del estudio, lo describe como el primer proceso que crea biocombustibles que pueden alimentar los motores a reacción existentes sin requerir modificaciones. Diseñado para la producción de la caña de azúcar en Brasil, el proceso puede adaptarse para emplear cultivos producidos en tierras marginales (conservando así las tierras más productivas para cultivos comestibles) y para el uso de bagazo. Con una pequeña modificación, también puede adaptarse para producir diésel renovable, si las futuras regulaciones lo apoyan, dice Amit Gokhale, otro de los principales autores del estudio.

"Las refinerías actuales de caña de azúcar producen etanol, azúcar y electricidad", comenta Gokhale. "Expandir la oferta de productos para incluir combustibles de avión, aceites de base de lubricante y biodiesel podría permitir que los operadores gestionen mejor los riesgos de mercado/precio".

Ese es un objetivo loable, pero la implementación de nuevas técnicas a escala comercial sigue suponiendo un reto importante – como reconocen los investigadores de la Universidad de California. Es probable que los precios del biocombustible sigan siendo más elevados que el precio de los combustibles fósiles durante el futuro previsible, dice Bell. Para bajar estos precios será necesario desplazarse por la cadena de producción y encontrar nuevos, más potentes microbios que puedan optimizar el proceso de conversión de la biomasa en combustible. Michelle O´Malley, que lidera un grupo de investigaciones biotécnicas de la Universidad de California en Santa Barbara (EEUU), está trabajando en la combinación de microbios encontrados en la naturaleza – en el sistema intestinal de animales sobre todo – para formar comunidades diseñadas para la conversión directa de la biomasa en combustible, dejando atrás el paso de pretratamiento para ahorrar tiempo y costes.

"Intentamos construir asociaciones sintéticas para conseguir cosas de las que no serían capaces ninguno de los microbios por separado", dice O´Malley. "La idea es consolidar el proceso entero, desde la biomasa en crudo hasta productos de valor añadido. Eso es lo que realmente ha impedido la producción económica de biocombustibles hasta ahora".

El resultado, dice, sería "un escenario revolucionario".

Es probable que para cambiar el juego de los biocombustibles falten aún muchos años, mientras los etanoles de primera generación den paso a biocombustibles más avanzados producidos por procesos más eficientes que empleen agentes microbianos y catalizadores más potentes. "Realmente se trata de tener paciencia y persistencia para establecer una industria nueva", dice Jonathan Male, que lidera la Oficina de Tecnologías de Bioenergía del Departamento de Energía estadounidense. "Cuando empiezas a aumentar la escala, el nivel de complejidad aumenta de forma dramática, al igual que los riesgos".