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Biocombustibles. Analía Acosta
Analía Acosta Gerente de Proyectos Especiales. Dirección Estrategia y Desarrollo de Negocios. YPF
Biocombustibles
Argentina tiene una oportunidad para generar cócteles enzimáticos específicos para cada materia prima, a un costo competitivo con la producción de Bioetanol de 1° Generación.
Palabras Claves:
Energía, sustentabilidad, biocombustibles, clasificación, primera generación, segunda generación, bioetanol, biomasa, maíz, caña de azúcar, enzimas, cártamo, biotecnología.
Introducción
El aseguramiento de la disponibilidad energética depende de la existencia de reservas de petróleo y de la garantía de producción. Si tenemos en cuenta que el ratio "demanda/reservas" se incrementará, que los recursos se encuentran en zonas geopolíticas inestables y que debemos preocuparnos por el efecto medioambiental, se nos plantea la necesidad de incorporar combustibles alternativos y renovables.
1. ¿Qué son los Biocombustibles?
Los biocombustibles son combustibles obtenidos a partir de biomasa vegetal o animal, renovables, que permiten reemplazar a los combustibles fósiles obtenidos del petróleo. También y a través de procesos posteriores pueden transformarse en productos que reemplazan a los obtenidos tradicionalmente desde el petróleo como son los plásticos por ejemplo. Los biocombustibles más difundidos son el biodiesel y el bioetanol.
Clasificación de Biocombustibles
Biocombustibles Primera Generación Son aquellos producidos en base a azúcar, almidones, aceite vegetales o grasas animales utilizando tecnologías tradicionales.
Biocombustibles Segunda Generación Son aquellos elaborados en base a materias primas que no compiten con la alimentación (jatropha para la producción de biodiesel o topinambur para la producción de bioetanol).
Pero también podemos decir que se trata de la producción de biocombustibles a partir de la transformación de lignocelulosa en almidones para obtener bioetanol o la obtención de biodiesel a través de algas desarrolladas en aguas salinas, dulces o residuales.
2. Criterios de Sustentabilidad para la producción de Biocombustibles
Teniendo en cuenta que una de las principales fuerzas impulsoras del uso de los biocombustibles es medioambiental, se ha desarrollado a nivel mundial una metodología que valida en la producción, el respeto de los aspectos ambientales (suelo, agua, clima), sociales (población, educación) y económicos (infraestructura).
Los criterios más importantes tienen relación con el marco legal aplicable; que se respetará los derechos de la tierra; que se cuente con una planificación y monitoreo de todas las variables críticas que se hayan definido; que reduzcan los gases efecto invernadero (GEI ) en comparación con los combustibles fósiles; que se respeten los derechos humanos y laborales; que contribuya al desarrollo social y económico de los pueblos; que no afecte la seguridad alimentaria; que busquen mejorar la salud del suelo y minimizar su degradación; que optimizare el uso del recurso hídrico y se reduzca al mínimo la contaminación del aire.
3. Bioetanol
Entrando específicamente en el bioetanol podemos decir que puede ser obtenido a partir de cualquier material biológico que posea azúcares fermentables o que por hidrólisis enzimática produzca azúcar fermentable (Figura 1).
Figura 01 Bioetanol de 1° y 2° generación.
Las materias primas pueden provenir de: Cultivos sacaríferos: caña de azúcar, remolacha azucarera, frutas en general Cultivos “amiláceos”: granos, papa, batata, topinambur Cultivos celulósicos: pastos, madera
4. Bioetanol en Argentina
La producción de bioetanol en Argentina se basa en caña de azúcar y maíz. En el 2010 el 90% del bioetanol era producido desde la caña de azúcar y actualmente el 58% se produce a partir del maíz. (Figura 2).
La mayor oferta de bioetanol al mercado ha sido en base al maíz que evolucionó desde los 26.000 M3 en el 2010 a los 345.000 M3 de Sept. 2013. Solo se requeriría un 3 % de la producción anual de maíz para producir el etanol necesario para hacer una mezcla del 5% con naftas.
Destinar el maíz para producir bioetanol no significa que exista menos oferta de proteína para alimentación animal ya que en el proceso de transformación en alcohol, se genera como subproducto el DDGS o “burlanda” en donde se concentra la proteína del maíz y reemplaza a este como alimento.
5. Bioetanol de 2° Generación
El Bioetanol de 2° Generación se basa en aprovechar los desechos de los cultivos (bagazo, paja, chips de madera, rastrojos, etc.) y a través de la degradación de la lignocelulosa, obtener azúcares fermentables que permitan la obtención de alcohol.
Para comprender mejor la producción de Bioetanol a partir de residuos agrícolas, los invito a observar una planta, como por ejemplo la del maíz, de una manera distinta, como “una planta industrial en producción”. Tradicionalmente obtenemos productos como el almidón y proteínas destinada principalmente a la alimentación humana y animal y/o a la producción de bioetanol de 1° Generación y la biomasa que retorna al suelo junto a la lignina y otros nutrientes como fertilizantes. La nueva mirada es que además de lo anterior la planta de maíz produce lignina que puede producir electricidad de baja potencia y que parte de la biomasa pueda transformarse en combustible sin alterar el aporte de nutriente que el suelo requiere. (Figura 3).
A partir de esto se nos plantea una pregunta: ¿Es esto posible?, ¿Dispondremos de la suficiente materia prima?
6. Escenarios al 2030
Según un estudio realizado por Bloomberg New Energy Finance, entre Argentina, Australia, Brasil, China, EU-27, India, México y US, generarían al 2030, 4.6 Btn RAC por año manteniendo el uso y
Figura 02 Bioetanol en Argentina. Evolución 2010-2013.
prácticas actuales del suelo y sin incorporar nuevas áreas. (Figura 4) Con solo el 5% de ese RAC (Residuo Agrícola), podría sustituirse el 10 % del combustible que se consume en esos 8 países con Bioetanol 2G (115 MM3).
Se podría destinar hasta el 17,5% RAC (945 Mtn/año) sin alterar la incorporación de nutrientes al suelo, suficiente para producir 351 MM3 de Bioetanol 2G equivalentes al 50% del combustible consumido en la región.
Figura 04 Escenario al 2030.
En la Figura 5 observamos el volumen de Bioetanol de 2G que se podría generar si destinamos el 5% del RAC (en gris) o el 17,5% del RAC (en negro).
México utilizaría todo el RAC disponible sin llegar a cubrir el 10% del combustible demandado en su mercado interno, mientras que Estados Unidos podría cubrir solo el 16% a diferencia de Brasil que cubriría hasta el 83% de la demanda futura de naftas.
Solo Argentina e India podrían generar Bioetanol 2G para cubrir el 100% del combustible necesario para su propio mercado sin transformar todo el RAC disponible.
7. Barreras y desafíos – Posicionamiento de Argentina
Existen 2 barreras para la producción de Bioetanol 2G (Figura 6).
La primera es la disponibilidad de materia prima en la cual Argentina aparece como uno de los 2 únicos países del mundo capaces de destinar el RAC no solo para el mercado interno sino también para tener capacidad exportadora de Bioetanol 2G.
La segunda es el costo del cóctel enzimático que sea capaz de transformar ese desecho agrícola en azúcar fermentable que permita en definitiva producir un Bioetanol 2G que compita con el de 1° Generación. Hoy esta relación es 3 a 1 aproximadamente.
Existen en el mundo varias líneas de trabajo en la búsqueda de alternativas de producción de este cóctel enzimático de bajo costo.
Dentro de la región del estudio existe una disparidad geográfica entre las áreas potencialmente productoras y las áreas demandantes de Bioetanol.
En esta búsqueda de alternativas aparece la idea en donde la energía solar sea el principal motor generador.
El residuo agrícola se produce como consecuencia del uso de la energía solar que provoca el crecimiento de las plantas y para producir las enzimas aparece la alternativa de usar “semillas como Bioreactores”.
En Argentina esto ya es posible a partir de un trabajo realizado en INDEAR, Instituto de Agrobiotecnología Rosario, en base a semillas de cártamo modificadas genéticamente que producen quimosina (enzimas para la coagulación de la leche).
Esta enzima aparece en la semilla como un subproducto de los productos que tradicionalmente se obtienen. Figura 7. Aplicando esta técnica se puede bajar significativamente el costo de las enzimas mediante su producción en sistemas vegetales y además identificar cócteles enzimáticos que permitan un alto rendimiento de azúcares fermentables por gramo de enzima utilizada.
Como resumen, Argentina tiene una OPORTUNIDAD para generar no sólo el RAC necesario, sin alterar el uso actual de la tierra, sino también la tecnología para transitar el camino de la generación de lo cócteles enzimáticos específicos para cada materia prima a un costo competitivo con la producción de Bioetanol del 1G.
8. Simulación – Caso Argentina
Si se destinaran 50.000 ha de campo de la zona sur de la provincia de Bs As, Cuyo, norte del Río Colorado, sur de La Pampa para la
Figura 06
Barreras para la producción de Bioetanol 2G.
Figura 07
Enzimas obtenidas a partir de Cártamo GM.
producción de semillas de cártamo con un rinde similar al actual, se producirían 50.000 tn de semillas de cártamo que contendrían las enzimas necesarias para degradar 1,1 Mtn RAC que actualmente no son utilizadas en la zona productora de caña de azúcar o en la de la madera. Figura 8. De esta manera se podría producir Bioetanol 2G equivalente al 5% del consumo interno del país.
Figura 08 Zonas productoras de cártamo, caña de azúcar y madera.
