Biocombustibles de Segunda Generación

Todos los días podemos leer en los periódicos crónicas, reportajes, entrevistas y artículos de opinión que hablan sobre los biocarburantes¹. Muchos se refieren a ellos como herramientas para alcanzar un desarrollo sostenible mediante la reducción de las emisiones asociadas al transporte. Pero hay otros medios y autores que, quizás guiados de la mano de los intereses petroleros, han concentrado sus esfuerzos en crear una opinión negativa sobre los combustibles de origen biológico, usando tres frentes:

• Energético: asegurando que su balance de energía es negativo, es decir, que para crear una unidad de bioenergía se requiere más de una unidad de energía fósil.
• Medioambiental: poniendo en duda que sus emisiones sean menores que las de los combustibles fósiles y afirmando que su producción en monocultivos llevará a la deforestación del planeta y a la perdida de biodiversidad.
• Social: afirmando que su producción implica la elección por parte de la sociedad de la producción de energía sobre comida.

Estos argumentos forman parte del esfuerzo desesperado para contaminar a la opinión pública de un sector que ve cómo su negocio tradicional se le está escapando entre los dedos, como ya sucedió, por razones distintas, a las tabaqueras.

La primera generación de biocarburantes es energéticamente más eficiente que los combustibles fósiles, medioambientalmente sostenible, y contribuye al bienestar social en tanto en cuanto genera riqueza local en los países donde se establece. Y, además, tiene aún camino por recorrer, en términos de mejora del rendimiento de los cultivos y de una mayor eficiencia del proceso mismo de obtención del carburante. Como estos temas los hemos tratado ya en otros artículos, me gustaría dedicar esta ocasión a contar cómo creo que será la producción de biocarburantes dentro de diez o quince años. Para ello quiero hablar de la segunda generación de biocarburantes basados en biomasa lignocelulósica, cuya primera planta comercial está a punto de lanzarse.

Los biocombustibles han vivido una intensa historia en el último siglo. En el año 1900 Rudolf Diesel, inventor del motor que recibe su nombre, demostró el funcionamiento de su motor en la Exposición Universal de París usando aceite de cacahuete. Y años más tarde, Henry Ford propuso que su modelo T usara etanol derivado del maíz. Pero pronto se desecharon las propuestas orgánicas para, en su lugar, usar petróleo, combustible de origen fósil que en aquella época resultaba más barato y abundante. La idea de usar biocombustibles no fue recogida hasta finales del siglo XX, época en la que se comenzaron a promulgar iniciativas legislativas en Estados Unidos y otros países para regular lasemisiones asociadas al transporte y la diversificación energética, en parte motivadas por la escalada de los precios del petróleo causada por la reinante inestabilidad geopolítica mundial. Y en respuesta a dichas iniciativas comenzó un período de activa investigación en el área de energías renovables, que ha dado lugar, en el caso de los biocarburantes, al inicio de la producción industrial de una primera generación de gasolinas y gasóleos que utiliza el fruto de la planta (cereales, en el caso del bioetanol, y semillas oleaginosas, en el del biodiésel) para generar combustible. Esta primera generación está permitiendo desarrollar el mercado de los biocombustibles. Aún quedan muchas innovaciones tecnológicas que tendrán lugar en los próximos años para mejorar la eficiencia del proceso de creación del etanol a partir de cereales. En el medio plazo, dentro de 15 o 20 años, la producción de bioetanol evolucionará hacia el empleo de la planta completa como materia prima, lo que constituye un aprovechamiento más eficaz de la biomasa. Esta etapa está hoy en fase de investigación.

Todas las plantas contienen celulosa y lignina, que son moléculas complejas de azúcar. La segunda generación de biocarburantes consiste en la producción de etanol mediante la fermentación de los azúcares liberados de la celulosa de las plantas. Esta liberación puede obtenerse mediante dos familias de procesos completamente diferentes: los procesos de transformación biológicos, que usan enzimas para descomponer las moléculas, y los procesos de transformación termoquímicos, que usan gases a elevada temperatura. Mediante ambas vías se pueden producir un amplio rango de biocarburantes como el bioetanol, el biometanol, el diesel sintético, o el dimetiléter.

Hasta la fecha no se mantiene una producción industrial mediante ninguna de estas tecnologías, pero ya se están comenzando a explorar diversas experiencias de demostración. Las principales dificultades que existen en la actualidad para usar esta tecnología son de tipo técnico, económico, y por la dificultad para disponer del recurso primario, la biomasa.

Desde el punto de vista técnico existen, tanto en los procesos biológicos como en los termoquímicos, algunos aspectos aún no resueltos. En el caso de los biológicos, las principales barreras son la necesidad de optimización de los procesos de transformación, fermentación de algunas fracciones de la biomasa, la baja concentración de la mezcla de producto y agua, y la purificación de los subproductos. En el caso de los termoquímicos, las principales barreras a resolver son la alimentación de la biomasa a los sistemas de transformación, la gasificación de biomasa, la purificación de gases y la mejora de los sistemas de síntesis de productos. Estas barreras no imposibilitan la producción, si bien hacen que las tecnologías no sean tan robustas como las de primera generación. La mayoría de estos problemas están ya resueltos en el laboratorio, si bien tienen que ser implementados en instalaciones de gran tamaño. Y para ello es fundamental llevar a cabo experiencias piloto y de demostración para acelerar el avance de las tecnologías.

El coste de producción de los biocarburantes de segunda generación es todavía muy elevado en comparación con los de primera generación, por lo que se hace necesario desarrollar más el mercado de biocombustibles obtenidos a partir del cereal para conseguir así sufragar la investigación y el desarrollo necesarios para hacer viable comercialmente una segunda generación que, con total seguridad, coexistirá con la primera en instalaciones híbridas que se alimenten tanto de cereal como de biomasa lignocelulósica. Estos altos costes se deben, en el caso de los procesos biológicos, basados en fermentaciones e hidrólisis, al precio de los productos químicos, biológicos y de las enzimas, que hacen que la producción sea más cara que en las tecnologías actuales. Las medidas para reducir estos costes se basan en la optimización energética de los procesos, y en la reducción del coste de los microorganismos y enzimas utilizados. Para los procesos termoquímicos, en cambio, los costes de producción son bajos, salvo el de la biomasa; sin embargo, el coste de capital estimado de las plantas es muy elevado, lo cual tiene un importante efecto en el coste de producción y en las inversiones requeridas inicialmente, aunque el coste se reducirá con la optimización e integración de las plantas.

Además de los problemas técnicos y económicos, existe la barrera de la disponibilidad de materia prima, es decir, de la biomasa. Desde el punto de vista de las tecnologías, los consumos de biomasa para que las plantas sean económicamente óptimas son bastante elevados. Desde la perspectiva de la disponibilidad del recurso, todavía hay que trabajar en la promoción de cultivos energéticos e infraestructuras que permitan el suministro estable y sostenible de biomasa a las plantas. En cualquier caso, existen cantidades suficientes de residuos agrícolas (tales como la paja) y forestales (como los restos de cortas y limpias) que permitirán las producción durante el período inicial transitorio.

Una vez se haya desarrollado comercialmente, la segunda generación de biocombustibles contribuirá decididamente al desarrollo sostenible de las comunidades. Entre los principales beneficios se encuentran los siguientes:

• Uso de materias primas que no se emplean en otros mercados. En el caso de ser residuos, pueden tener costes muy reducidos.
• Posibilidad de empleo de materias primas que menos bienes consumibles demandan en la fase del cultivo.
• Consumo prácticamente nulo de energía fósil.
• Reducción de las emisiones de gases efecto invernadero respecto a los combustibles fósiles superiores al 90%.
• Flexibilidad respecto al producto y a la materia prima.
• Competitividad en los mercados energéticos libres con otras formas de energía para el transporte, una vez se alcance la optimización de las tecnologías. Si además se han habilitado mecanismos de contabilización del costo de las emisiones, el precio sería muy inferior al de los combustibles fósiles.

Los problemas que se achacan a los biocombustibles de primera generación (y de los que continuamente se hacen eco los medios) vienen de la suposición errónea (y tal vez interesada) de que la producción de carburantes a partir del cereal seguirá una proyección geométrica “ad infinitum”. Estos artículos catastrofistas asumen que durante los próximos cien años el bioetanol se seguirá produciendo de maíz, trigo, caña de azúcar o sorgo, y que, en consecuencia, la mayor parte del planeta se habrá convertido en un gran monocultivo energético que acabará con su biodiversidad, lo deforestará, y causará una hambruna generalizada en el mundo. Pasan por alto la evolución del resto de energías renovables, como la solar o el hidrógeno, y olvidan también que en el medio plazo se habrá comercializado una segunda generación de biocombustibles que aprovechará en su totalidad casi cualquier especie de planta, obteniendo así unos balances energéticos y de emisiones órdenes de magnitud mejores que los de los combustibles fósiles, como se desprende, por ejemplo, de las investigaciones del grupo de energía y recursos de la Universidad de California en Berkeley.

En suma, las tecnologías de segunda generación para la producción de biocarburantes resolverán definitivamente los dos aspectos más importantes que planean sobre la economía mundial y la sostenibilidad del planeta: la dependencia que existe del petróleo, un recurso en vías de agotamiento, y las elevadas emisiones de gases de efecto invernadero que produce. Para desarrollar completamente estas tecnologías se requiere un apoyo estable y sólido de las administraciones en colaboración con la industria privada, tanto en los programas de investigación-demostración, como a través de la promoción de cultivos o mediante la financiación de las primeras instalaciones. El desarrollo de estas tecnologías eliminará definitivamente los pocos argumentos que los defensores del chapapote tienen para patrocinar un insostenible modelo energético color betún.

^[1] Las biocarburantes (o biocombustibles) son combustibles derivados de la biomasa (materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía).