La Bioenergía: Oportunidades y retos tecnológicos. - IER-UNAM

[Ide@s CONCYTEG]
Año 4, Núm. 54, 2 de diciembre de 2009
La bioenergía:
oportunidades y
retos
tecnológicos
el desarrollo de las plantaciones energéticas y
las
tecnologías
generación
de
más
segunda
compatibles
y
tercera
con
el
aprovechamiento sustentable de la bioenergía
1. Definición
Se define como bioenergía a la energía que se
Jorge Islas Sampeiro 1
Alfredo Martínez Jiménez 2
obtiene de materia de origen biológico. La
biomasa es el material orgánico de origen
biológico que más ha sido utilizado como
Introducción
combustible a lo largo de toda la historia de
la humanidad. La biomasa es el material
orgánico
En
este
artículo
se
analizan
las
que
producen
las
plantas
al
sintetizar luz, agua y CO2 mediante el
proceso de fotosíntesis, en el que la energía
oportunidades y los retos tecnológicos de la
solar queda almacenada en enlaces químicos,
bioenergía para constituirse en una alternativa
que a su vez puede ser liberada mediante
energética sustentable para México y el
procesos como la combustión, la digestión, la
Mundo.
la
descomposición o bien mediante su hidrólisis
versatilidad de la bioenergía para producir
y fermentación combustibles líquidos o
energéticos sólidos, líquidos y gaseosos, sus
gaseosos.
fuentes
y
orgánicos de origen biológico igualmente
antropogénica y las tecnologías actuales de
importantes han sido los residuos de los
aprovechamiento. Posteriormente, se analizan
animales particularmente el estiércol y los
Primeramente
de
se
producción
analizan
natural
Doctor en Economía de la Energía por la
Université Pierre Mendès France. Investigador
Titular B del Departamento de Sistemas
Energéticos del Centro de Investigación en
Energía, UNAM. Nivel I del SNI. Correo
electrónico: jis@cie.unam.mx,
2 Doctor en Biotecnología de la Universidad
Nacional Autónoma de México, UNAM.
Investigador Titular B del Dpto. de Ingeniería
Celular y Biocatálisis del Instituto de
Biotecnología-UNAM. Nivel II del SNI. Correo
electrónico: alfredo@ibt.unam.mx,
1
Otras
fuentes
de
materiales
desechos de las sociedades humanas como la
basura en su componente orgánica. En la
actualidad, si bien la biomasa y los residuos
animales mantienen su importancia como
combustibles tradicionales en comunidades
rurales y urbanas principalmente de los países
en
desarrollo,
todos
estos
materiales
orgánicos actualmente se revelan como
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combustibles alternativos de uso comercial e
amplio uso en la cocción de alimentos, el
industrial, que producidos bajo criterios de
calentamiento de agua, la producción de
sustentabilidad pueden ofrecer importantes
electricidad
cantidades
producción de calor industrial y electricidad.
de
energía
renovable
con
emisiones de cambio climático neutras.
en
turbinas
de
vapor,
la
Además, se puede obtener de ellos gas de
pirólisis que se usa como energético en
motores de combustión interna.
2. Tipos de bioenergía
Biocarburantes
vegetales
puros,
los
como
los
aceites
aceites
vegetales
Los materiales orgánicos de origen biológico
esterificados, el alcohol, los residuos de
proporcionan
y
aceite de cocina, los cuales se emplean en
procesamiento, energía técnicamente útil y
motores Otto y Diesel para poner en marcha
factible de aprovechar desde el punto de vista
automóviles, autobuses, camiones de carga, o
económico en las tres formas físicas, a saber,
para
sólido, líquido y gaseoso, lo cual le confiere a
generadores y trabajo mecánico proveniente
la bioenergía las características de un recurso
de su uso en motores industriales. Estos
energético universal, limpio y de gran alcance
energéticos líquidos actualmente provienen
si se aprovecha su capacidad de regeneración
de una amplia variedad de cultivos como son
y
de
la caña de azúcar, el maíz, el betabel, colza,
sustentabilidad. Debido a estas características
la soja, la palma de aceite y el piñón, entre
la bioenergía puede contribuir de manera
otros, pero a un futuro corto provendrán de
importante a sustituir las fuentes de energía
otros cultivos como la higuerilla, la Jatropha
fósil y nuclear. La bioenergía da lugar a los
así como de los residuos de aceite de cocina y
siguientes energéticos útiles para los seres
residuos
humanos, los cuales se obtienen generalmente
lignocelulósico provenientes de plantaciones
sometiendo a un proceso de transformación
energéticas forestales.
si
se
según
explota
su
con
origen
criterios
producir
electricidad
agroindustriales y
y
de
calor
en
material
del material biológico; esta transformación
Biogás, que es el metano, producto de
generalmente está mediada por procesos
la fermentación de residuos orgánicos que los
desarrollados ex profeso por el ser humano.
bosques, campos agrícolas y de los desechos
Biocombustibles como por ejemplo, la
de animales de crianza como vacas, cerdos,
leña, los residuos forestales, el carbón
borregos, cabras, caballos y avés. Asimismo,
vegetal, y los desechos agrícolas como la
este producto energético se puede obtener de
paja, bagazo y otros. Estos energéticos tienen
la basura a través de su producción en
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rellenos sanitarios; el metano cuando es
por día de diesel. La utilización de gas para el
extraído se emplea entonces para producir ya
transporte es órdenes de magnitud menor a
sea energía térmica, mecánica o eléctrica. Por
estos valores.
otro lado, el hidrógeno, combustible gaseoso,
Hay que remarcar también que la
también puede ser obtenido transformando
bioenergía es la única fuente de energía
residuos orgánicos o bien mediante procesos
renovable que se puede almacenar tan
fotobiológicos.
fácilmente como el petróleo y el gas lo cual
El
uso
de
la
bioenergía
tiene
es una ventaja económica para establecer el
importantes ventajas que la hacen sumamente
equilibrio entre la oferta y la demanda de
atractiva para ser usada como energético. En
energía,
la problemática de cambio climático su gran
transporte. En el sector eléctrico, esta misma
ventaja frente a los combustibles fósiles es
cualidad hace que la bioenergía para la
que puede sustituirlos sin provocar un
producción
aumento de las emisiones que producen el
completamente despachable, ya que las
cambio climático. Otra ventaja es que es la
plantas de bioenergía constituyen capacidades
única fuente energética capaz de retar al
“firmes” de potencia eléctrica.
particularmente
de
en
el
electricidad
sector
sea
petróleo en su más preciado mercado
Finalmente, es importante mencionar
capturado, a saber, el de los combustibles
que la bioenergía sustentable fomenta la
líquidos para el sector transporte como se está
vegetación, ofrecen nuevas oportunidades a la
evidenciando en Brasil, Estados Unidos y la
agricultura, permiten un mejor equilibrio
Unión Europea en donde el alcohol y el
entre desarrollo urbano y desarrollo rural y
biodiesel están quitándole partes importantes
propicia un mejor manejo de los espacios, de
de mercado a las gasolinas y al diesel.
los bosques, de las reservas naturales, de los
A muy largo plazo la transición
asentamientos humanos y de las actividades
energética puede llevar en efecto al empleo
productivas. Permite también la eliminación
de diferentes tipos de combustibles para
de los desechos orgánicos rurales y urbanos
automotores,
mejores
por lo que contribuye a la higiene y al
predicciones a la fecha indican que para al
desarrollo de materiales y sustancias de
menos otros treinta años seguiremos usando
origen orgánico para la industria de la
preferencialmente combustible líquidos en
construcción y del papel. Desde el punto de
este sector. En éste se consumen en México
vista social y económico la bioenergía tiene
más de 100 millones de litros diarios de
un potencial amplio para el desarrollo de
no
obstante
las
gasolina y alrededor de 50 millones de litros
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pequeñas y medianas industrias que pueden
metano. Los residuos orgánicos naturales son
representan cientos de miles de empleos.
todos aquellos residuos orgánicos que se
Dichas estas ventajas es importante
generan de manera natural anualmente en los
remarcar que el logro de la bioenergía debe
bosques. Estos residuos, que son enormes,
de realizarse alejándose de los sistemas de
son factibles de usarse para fines energéticos
producción agrícola intensiva, a gran escala y
pero su aprovechamiento exige que se realice
basados
con
en el marco de un manejo sustentable de
frecuencia ellos llevan a la deforestación y a
bosques, que guarde los equilibrios de los
la pérdida de biodiversidad.
nutrientes de los suelos y de los ecosistemas a
en
monocultivos
ya
que
fin de preservar la existencia de los bosques.
Los residuos de origen antropogénico, son los
3.
Categorías de material
orgánico
para
la
producción energética
residuos orgánicos que se generan en el
sistema económico y en la sociedad en
general. Estos residuos se generan en grandes
cantidades y están constituidos por los
Reconociendo el enorme potencial y las
ventajas que representa la bioenergía, es claro
que ella por sí sola no puede desplazar el
patrón actual de producción de energía
basado fundamentalmente en las energías
fósiles y nucleares. Ella puede sin embargo,
contribuir a desplazarlo junto con la amplia
variedad de energías renovables.
No
obstante
el
múltiple
desperdicios provenientes del estiércol de
animales y humanos, desechos agrícolas,
rastros municipales, basura orgánica, lodos de
depuradoras, paja, bagazos de caña y agave,
cascarilla de trigo y arroz, rastrojo de maíz,
virutas, desechos de madera, y papel entre
otros.
Plantaciones
origen
orgánico de la bioenergía, producto de una
gran variedad de procedencias, de manera
genérica se pueden distinguir dos categorías
de producción de material orgánico para la
producción energética:
Residuos orgánicos, naturales y de
origen antropogénico, que sin otra utilización,
liberan su energía en el proceso de su
descomposición y dan como resultado CO2 y
o
cultivos
agroenergéticos inducidos por el hombre con
vistas a su utilización energética y/o como
materias primas para otras industrias. Estas
van desde las plantaciones forestales de
aprovechamiento rápido, pasando por las
plantaciones
de
palmeras,
pastos
de
crecimiento rápido, y cultivos de caña de
azúcar y de colza, entre otros. El empleo y
selección de plantas para producción de
energía puede llevar consigo problemas
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comparables con los que se dan en la
A los sistemas de producción de biomasa
agricultura intensiva de los alimentos con el
para la bioenergía que utilizan especies
empleo de cantidades de fertilizantes y
perennes leñosas se les conoce también como
plaguicidas nocivos para la naturaleza. De no
plantaciones
estar bien regulado el uso de suelo puede
dendroenergéticas.
de
leña
o
plantaciones
llevar también a la deforestación y a la
Con las nuevas tecnologías, toda la
pérdida de biodiversidad. Finalmente, de no
biomasa, sea de tipo celulósico o de
establecerse las políticas públicas adecuadas
almidones,
puede
en la repartición de la renta agrícola-
convertirse
en
energética, estos aprovechamientos pudieran
biodiesel), en biogás y en biocombustibles
no contribuir a mejorar la equidad en las
para la producción de calor y en electricidad;
zonas agrícolas. Aún más conciliadoras con
sin embargo, se estima que una hectárea de
la biodiversidad y la producción de alimentos
tierra puede producir más biomasa de ligno-
y los factores que acabamos de discutir se
celulosa que de carbohidratos-almidones.
encuentran las plantaciones agroforestales y
Comparando la ganancia de energía de los
las
aprovechamiento
sistemas silvícolas y los agrícolas (antes de su
múltiple, pequeñas y medianas, en donde los
procesamiento), los resultados muestran que
trabajadores del campo se pueden asociar
en las especies anuales (incluyendo las
para ser los dueños de la producción.
oleaginosas y los cereales) la ganancia
plantaciones
de
aprovecharse
biocarburantes
para
(etanol,
energética puede ser de <1 a 5, mientras que
en las especies leñosas de 10 a 25
4.
Plantaciones
energéticas
(incluyendo
los
fertilizantes,
pesticidas,
herbicidas, fuerza de trabajo y gasolina/diesel
de la maquinaria). Estos resultados motivan
La silvicultura ofrece alternativas para la
mayor
producción de biomasa para la bioenergía
energéticas leñosas y sobre la conversión y
mediante plantaciones con especies perennes,
aprovechamiento
conocidas
lignocelulósica.
también
como
plantaciones
investigación
en
de
plantaciones
la
biomasa
energéticas. A diferencia de los cultivos
Con el reciente auge de la biomasa
agroenergéticos, las plantaciones energéticas
como combustible moderno se ha levantado
producen biomasa leñosa (lignocelulósica),
un fuerte debate mundial cuestionado la
constituida principalmente por celulosa (y en
sustentabilidad
menor porcentaje por hemicelulosa y lignina).
principalmente por sus efectos con la
de
la
bioenergía,
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seguridad alimentaria cuando se utilizan
de
especies comestibles, así como por los
convencionales.
posibles impactos ambientales y sociales. La
expectativas de producción que se esperan de
producción de biomasa para la bioenergía
la silvicultura intensiva para la bioenergía es
puede implicar en efecto impactos a la
necesario que junto con la demanda de mayor
biodiversidad, a los ciclos del agua y
productividad se asegure la sustentabilidad de
transformarse en monopolios territoriales. Sin
los sistemas productivos.
embargo,
las
consecuencias
la
agricultura
Sin
y
la
forestería
embargo,
ante
las
ambientales
En la silvicultura intensiva industrial, y
dependen de las técnicas de producción,
también en las plantaciones energéticas de
mientras que los impactos socioeconómicos
rotación rápida, se prefieren las especies de
dependen de la forma en que se integren la
crecimiento
producción, la gente y las instituciones.
utilizadas en silvicultura intensiva tropical y
A diferencia de las especies anuales,
leucaenas,
leñosas
templadas
más
adecuadas
para
la
Las
especies
más
subtropical son eucaliptos, pinos, acacias y
como los cereales, las especies perennes
son
rápido.
mientras
y
que
en
boreales
las
se
zonas
utilizan
producción de bioenergía porque requieren
principalmente álamos, sauces y coníferas
menor cantidad de suplementos para su
(entre otras). El uso de especies exóticas
crecimiento y porque aprovechan de forma
ofrece ventajas que han incentivado su
más eficiente los recursos naturales (suelo y
introducción
agua,
de
embargo, la introducción de especies exóticas
optimizar los recursos y maximizar los
se ha criticado porque puede representar
beneficios, en las plantaciones energéticas se
diferentes
prefiere utilizar las especies de mayor
monocultivos extensos): inducir la pérdida de
productividad primaria neta en rotaciones
biodiversidad y fomentar el desarrollo de
cortas y que sus co-productos puedan
plagas y enfermedades.
principalmente).
Con
el
fin
aprovecharse económicamente, mejorando la
rentabilidad de los sistemas silvícolas.
en
diferentes
riesgos
países;
(especialmente
sin
en
Para el sector de la bioenergía se
recomienda apoyar el uso de especies nativas
Este tipo de plantaciones pueden ser
para reducir los riesgos por pérdidas por
mucho más productivas que la mayoría de los
plagas y/o enfermedades (y evitar así el uso
bosques naturales, ofreciendo adicionalmente
de pesticidas). Considerando que es necesario
servicios ambientales para contrarrestar la
minimizar riesgos ambientales, preservar la
erosión y contaminación del suelo, mitigar el
biodiversidad, fortalecer la autonomía por
daño a los acuíferos y otros efectos adversos
contar
con
las
fuentes
originales
de
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germoplasma y el conocimiento de su
Ya
que
la
preocupación
por
la
manejo, se plantea que desarrollar técnicas
producción de alimentos es uno de los
para domesticar, mejorar y propagar especies
aspectos de mayor peso en el debate de la
nativas
plantaciones
competencia por el uso del suelo, la oposición
energéticas debiera ser una prioridad para el
social al uso de especies alimenticias en la
desarrollo de la bioenergía en los países
bioenergía
tropicales en desarrollo.
investigación para mejorar la producción y
para
La
su
uso
sustentabilidad
producción
plantaciones
de
en
social
biomasa
y
a
cultivos
ha
motivado
dedicar
mayor
en
la
conversión de biomasa no involucrada en las
partir
de
cadenas alimenticias humanas
energéticos
De esta manera la investigación más
(principalmente en los países en desarrollo)
reciente
se
mayor
tecnologías para producir biocombustibles a
complejidad, ya que implica el acuerdo de
partir de la biomasa lignocelulósica en lugar
intereses entre diferentes actores sociales en
de
temas como: la distribución de los beneficios,
almidones se producen a partir del cultivo de
cambios o mantenimiento de los derechos de
cereales,
propiedad de la tierra, la competencia y las
lignocelulósica
consecuencias de la bioenergía con otros usos
considerablemente la competencia con los
del suelo (e.g. alimentos) y los programas de
alimentos por el suelo agrícola; la biomasa de
de extensión rural (agrícolas y forestales)
lignina y celulosa puede provenir de residuos
(e.g.
municipales,
plantea
como
transferencia
un
de
reto
de
tecnología
y
está
utilizar
desarrollando
los
la
almidones.
sustitución
nuevas
Como
por
biomasa
puede
residuos
los
reducir
agrícolas,
del
minimización de riesgos de inversión por
aprovechamiento
factores económicos y ambientales).
plantaciones energéticas y de otros biomasas
de
los
bosques,
de
La posibilidad de utilizar tierra para
(e.g. pastizales, matorrales). Considerando
producir energía se debe considerar en el
que la madera es la fuente de biomasa más
contexto de otras necesidades de uso del
abundante,
suelo, siendo la producción de alimentos la
bosques y las plantaciones dedicadas son
más importante, aunque otros aspectos como
alternativas que ofrecen mayor potencial de
la preservación de la biodiversidad y los
productividad para la bioenergía.
el
aprovechamiento
de
los
ecosistemas, así como el cuidado del paisaje
Desde el punto de vista tecnológico,
y la hidrografía merecen también atención
todo parece indicar que la demanda de
pertinente.
alimentos y bioenergéticos llevarán a la
optimización tecnológica del uso del suelo ya
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que
aún
existe
amplio
margen
para
bajos rendimientos, puede ofrecer satisfacer
incrementar la productividad por hectárea, de
hasta un 25% de la energía global primaria
manera que puede cubrirse tanto la demanda
que
de alimentos como la de bioenergéticos; sin
oportunidades de restauración ambiental e
embargo, reconocen que aunque haya más
impulso a la economía de las comunidades
comida per cápita, el problema continúa
rurales con escasos recursos naturales, por
siendo de inequidad social, ya que la
ello
población en inseguridad alimentaria no tiene
gubernamentales que obliguen al uso de
los ingresos para comprar la comida que
tierras degradadas.
se
se
consume
deben
de
actualmente,
establecer
con
políticas
necesita. De tal modo que si la producción de
biomasa llega a proveer ingresos a los
pequeños campesinos, la bioenergía puede
contribuir favorablemente en mejorar la
5.
Bioenergéticos
primera generación
de
seguridad alimentaria.
para
En la Figura 1 se presenta un esquema de
reducir la competencia por el uso del suelo
evolución de bioenergéticos líquidos y se
consiste en la recuperación de suelos
hará referencia a ella a lo largo de las
degradados que no son de interés para la
siguientes secciones para clasificar a los
producción de alimentos o la conservación
bioenergéticos líquidos por generaciones
natural. Al respecto, la producción de
tecnológicas. Los biocarburantes de primera
biomasa
Otra
alternativa
importante
especies
perennes
generación, como el llamado bioetanol
puede
contribuir
(etanol carburante o etanol anhidro) y el
significativamente en la reducción de la
biodiesel basan su producción en granos y
erosión, ya que después del segundo año de
semillas, respectivamente, que son con
establecimiento
cantidades
frecuencia materias primas usadas como
significativas de cobertura vegetal. Desde
alimentos de consumo humano o animal; los
1996, la ONU mencionó que esta alternativa
de segunda generación a partir de biomasa o
ofrecería efectos ambientales positivos, ya
lignocelulosa; y los de tercera a partir de una
que en los países tropicales hay extensas
captura y almacenamiento directo de bióxido
zonas deforestadas y degradadas que pueden
de carbono y energía solar. Los procesos de
ser utilizadas para establecer plantaciones
conversión de la primera generación han sido
energéticas. El potencial de plantaciones
probados a escala comercial y por tanto se
energéticas en suelos degradados, aun con
dice que son tecnologías maduras. En el caso
con
(lignocelulósicas)
aportan
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del etanol se tienen, desde el punto de vista
menores en un 40% que los precios de venta
de la materia prima a dos grandes sectores, el
de la gasolina y esperan triplicar su
proveniente de la sacarosa obtenida de la
producción en diez años. El costo de
caña de azúcar, sorgo dulce y de la remolacha
producción con estas tecnologías es de 23
principalmente; y el de la glucosa obtenida
centavos de dólar por cada litro. En el caso de
principalmente de almidones de maíz, trigo,
los almidones, estos son hidrolizados a
arroz, yuca, entre otros.
glucosa con la ayuda de un proceso de dos
etapas, con enzimas degradadoras hasta
obtener glucosa, la cual a semejanza del
proceso antes descrito es fermentada por
levaduras y convertida en etanol.
Los
EUA son los principales productores de
etanol a partir de maíz, con un costo de
producción de 39 centavos de dólar por litro.
Actualmente los EUA producen más de 150
millones de litros diarios de bioetanol.
Los valores antes mencionadas dan una
Figura 1. La evolución de las tecnologías de
aprovechamiento de la bioenergía.
clara idea de que es posible obtener una
cantidad suficiente de bioenergéticos, en este
En el caso de la sacarosa esta es
caso bioetanol, y aunque el contenido
fermentada por levaduras en reactores de
energético del etanol es solo del 70% del de
cientos de miles de litros por procesos
la gasolina, el volumen total producido por
continuos en los cuales la corriente de
los EUA y Brasil alcanzaría para satisfacer
fermentación agotada en azúcares y rica en
toda la energía utilizada en combustibles
etanol es destilada para obtener etanol con un
líquidos en el sector transporte en México.
contenido del 96%, del cual posteriormente
Cabe aclarar que la situación agropecuaria, de
se elimina una mayor cantidad de agua hasta
tenencia de la tierra, de incentivos para la
llegar a un grado alcohólico mayor al 99%
producción de bioenergéticos, así como de
para considerarlo como carburante. En este
políticas públicas es muy diferente entre los
campo, a partir de caña de azúcar, Brasil es el
EUA, Brasil y México, lo cual hace muy
mayor
al
difícil aplicar los mismos esquemas para la
presente a más de 50 millones de litros
producción de bioetanol en México. Aunado
diarios de bioetanol, con precios de venta
a esto y de forma relevante, México no es
productor
mundial
llegando
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autosuficiente en la producción de maíz, este
México no es atractivo desde muchos puntos
constituye
de
de vista producir etanol carburante mediante
alimentación de la población en México y es
tecnologías e insumos de primera generación.
el
principal
insumo
utilizado también para alimentación de
ganado. Es claro entonces que no debe
utilizarse el maíz para la producción de
biocombustibles,
ya
que
establece
una
6.
Bioenergéticos
segunda generación
de
competencia directa con la producción de
alimentos para la población en México. Por
Basados en el contexto presentado en los
otro lado, no obstante que México es
párrafos
autosuficiente en la producción de azúcar a
lignocelulosa,
partir de caña, los excedentes son muy
contenida en los desechos de bosques y en los
pequeños para ser considerados en la
residuos agroindustriales parecen ser una
producción de etanol como carburante.
buena alternativa para la producción de
Asimismo, este azúcar es usado en una
etanol, ya que estos son relativamente
amplia variedad de bebidas que constituyen
baratos, abundantes, en ocasiones presentan
un aporte energético para un gran sector de la
un problema de disposición, pero sobre todo
población con escasos recursos, tanto en
no compiten con la cadena de producción de
zonas urbanas como rurales. Además, el costo
alimentos. La lignocelulosa es un polímero
de producción de caña de azúcar en México
natural que representa cerca del 50% de la
es tres veces más costosa que en Brasil, de tal
biomasa en el planeta y se encuentra en
forma que desde el punto de vista económico
residuos agrícolas (bagazo de caña, rastrojo
hace que este esquema sea inviable. Se
de maíz, paja de trigo, olotes de maíz,
considera que este insumo podría ser
residuos de soya, cascarilla de arroz, entre
utilizado para la producción de bioetanol,
otros), en desperdicios industriales (papel,
siempre y cuando se usen otras fracciones de
viruta, aserrín, etc.), en desechos forestales y
tierra y esquemas diferentes a los usados para
municipales, así como en muchos pastos de
producir
y
crecimiento rápido, que en muchas ocasiones
económicamente pudiera ser factible, aún en
representan un problema para el manejo de
este sistema se establece una competencia
malezas. Estos desechos son abundantes en
con la producción de alimentos a través del
muchas
uso de tierras aptas para cultivo. Como
México. La estructura y composición de la
conclusión de esta parte, es claro que en
biomasa
azúcar,
y
aunque
técnica
anteriores,
partes
es
lo
biomasa
principalmente
del
mundo,
compleja
y
o
aquella
incluyendo
difícil
de
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descomponer
en
los
constituyen.
Además,
azúcares
contrario
que
la
con la mayor parte de la infraestructura que
a
la
tiene PEMEX, ya que a mediano plazo
producción de etanol a partir de sacarosa o
ocasionaría
almidón, la complejidad y el grado de
tanques de almacenamiento, ductos, pipas y
estructuración de la lignocelulosa hacen más
sistemas de confinamiento. Por tal razón el
difícil su hidrólisis, ya sea por acción
etanol
enzimática o química. Aunado a esto, los
oxigenante de la gasolina, lo cual además de
microorganismos etanologénicos silvestres
reducir el uso de otros tipos de oxigenantes
como las levaduras, no tienen la capacidad de
sintéticos, permite reducir la emisión de una
metabolizar todos los azúcares presentes en la
amplia gama de contaminantes.
biomasa. Estas complejidades han empujado
Afortunadamente,
se
un
deterioro
plantea
importante
principalmente
existen
en
como
otros
el desarrollo de tecnologías más sofisticadas
alcoholes de cadena más larga que tienen
para obtener azúcares fermentables y a
mejores propiedades como carburantes. Tal
diseñar y construir microorganismos por
es el caso del bio-butanol, este no es afín por
métodos
el agua, además presenta un contenido
biotecnológicos
que
puedan
convertir todos estos azúcares en etanol.
energético,
Aunque existen muchos esfuerzos a nivel
propiedades similares a la gasolina, por lo
internacional,
existen
cual lo hacen totalmente compatible con la
tecnologías maduras ni económicamente
infraestructura de PEMEX y la de los
viables para convertir la biomasa en etanol
motores de combustión interna con los que se
carburante. Sin embargo, se espera que los
disponen actualmente, ya sean a gasolina o
avances biotecnológicos logren romper las
híbridos. La investigación relacionada con la
barreras que limitan la introducción en el
producción de bio-butanol a partir de biomasa
mercado al etanol de segunda generación en
es incipiente, pero se espera que en unos diez
los próximos cinco años.
años se constituya en un biocombustible con
a
la
fecha
no
Por otro lado el etanol como carburante
presión
de
vapor
y
otras
un amplio mercado.
tiene varias limitantes y dista mucho de ser
un
biocarburante
ideal.
Su
contenido
energético es solo el 70% en comparación
con el de la gasolina, tiene una presión de
7.
Bioenergéticos
tercera generación
de
vapor que favorece una mayor evaporación
que
la
gasolina,
pero
sobre
todo
es
higroscópico, lo cual lo hace incompatible
El petróleo fue formado hace cientos de
millones
de
años
por
medio
de
la
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Año 4, Núm. 54, 2 de diciembre de 2009
transformación de una inmensa cantidad de
fotobiológico.
materia orgánica proveniente de animales y
potencial que tienen las microalgas para
principalmente de plantas y algas, ya sea
obtener
macro o microalgas. Entonces en un sentido
ejemplo a continuación se describen algunos
estricto el petróleo, aunque un combustible
de sus potenciales para producir biodiesel.
fósil, es un bioenergético formado en escalas
Esto
muestra
biocombustibles.
A
el
amplio
manera
de
La obtención de biodiesel a partir de
las
plantas oleaginosas es una tecnología que
microalgas hayan jugado un papel muy
tiene sus límites para desplazar al diesel de
importante en el aporte de materia orgánica
petróleo por varios inconvenientes, tales
que dio origen al petróleo. Aún hoy, las
como la superficie de cultivo requerida, el
microalgas tienen una amplia variedad,
tiempo de producción (meses) y el bajo
pueden crecer en aguas salobres, dulces y de
rendimiento de lípidos (aceites) obtenido con
desecho
materia
las plantas oleaginosas (menor al 20%). Una
orgánica. Además las microalgas presentan
alternativa que promete satisfacer la demanda
propiedades muy variadas y existen algunas
global de diesel para el transporte, es la
que
de
producción de biodiesel a partir de lípidos
proteínas,
procedentes de microalgas. A diferencia de
algunas aceites y otras hasta compuestos,
las plantas las microalgas presentan diferente
lineales como los alcanos y alquenos o
capacidad fotosintética y por su crecimiento
aromáticos, que pueden ser usadas para
en medio acuoso, son más eficaces en la
obtener materias primas para la manufactura
asimilación de bióxido de carbono y otros
de etanol o butanol, alimento para ganado,
nutrientes. De tal forma que ofrecen varios
biodiesel
denominados
beneficios tales como el elevado contenido
bioturbosina y biopetróleo, respectivamente,
lipídico de algunas especies (mayor al 40%),
pero ahora, con tecnologías desarrolladas por
periodos cortos de producción (días) y menor
el ser humano, en escalas de meses. Un
superficie equivalente de cultivo requerida.
aspecto relevante es que las algas se
La tecnología con microalgas posee la ventaja
convierten en los bioreactores que fijan
adicional de que puede acoplarse al reciclaje
bióxido de carbono de la atmosfera y energía
del bióxido de carbono liberado por las
del sol para generar las materias primas para
industrias. El potencial de obtención de
los
algunas
biodiesel con microalgas es ilimitado, aunque
siendo
los trabajos relacionados con microalgas son
hidrógeno
relativamente pocos y la mayor parte de los
geológicas.
Es
con
muy
alta
acumulan
carbohidratos,
cantidad
una
otras
y
hasta
biocombustibles.
variedades
estudiadas
de
probable
alta
cantidad
También
microalgas
para
de
acumulan
los
que
producir
están
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estudios fueron realizados hace más de dos
energía neutra de emisiones de cambio
décadas. Con los resultados obtenidos en esa
climático. Es necesario que su desarrollo se
época se concluye que las tecnologías
realice conciliando los conflictos de uso del
desarrolladas
suelo y de la producción de alimentos,
hace
económicamente
utilización
de
veinte
factible
años
el
microalgas
hacen
cultivo
para
y
obtener
propiciando el desarrollo y la equidad social,
rehabilitando suelos.
biodiesel cuando el precio del petróleo rebasa
El desarrollo tecnológico de la segunda
los sesenta dólares americanos por barril. El
y tercera generación de bioenergéticos,
reto ahora es reducir al menos a la mitad el
aunado al uso eficiente de leña en zonas
costo de producción de biodiesel con
rurales y al desarrollo de plantaciones
microalgas.
energéticas sustentables, es una condición
Finalmente,
acumulan
en
algunas
grandes
microalgas
cantidades
de
indispensable para que la bioenergía logre
plenamente
su
potencial,
contribuya
al
compuestos similares a los que constituyen el
desarrollo sustentable y facilite la transición
petróleo, razón por la cual no es descabellado
hacia
plantear el cultivo de estas variedades para
renovables.
una
matriz
basada
en
energías
ser sometidas después a un proceso de
craqueo y obtener productos similares a los
que actualmente se procesan en las refinerías.
Conclusiones
La bioenergía y las tecnologías que hacen
posible su aprovechamiento tienen un gran
potencial para satisfacer las necesidades
energéticas de los seres humanos y para
contribuir a la sustitución de las fuentes
energéticas fósiles y nucleares. Sin embargo,
requiere que su explotación se haga en
términos sustentables en el cual se aproveche
mejor su carácter regenerativo, lo cual la
convertiría en una fuente renovable de
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