Cambiemos de tópico y ahora vayamos a conversar sobre el caso de la generación de biomasa para producir biofuels o biocombustibles. Desde hace miles de años atrás, los seres humanos hemos venido usando la biomasa vegetal para cocinar, para la calefacción y la iluminación. Sin embargo, la utilización de la misma ha estado asociado a una forma muy ineficiente de su aprovechamiento, lo cual ha implicado y sigue implicando muchos riesgos para la salud de los usuarios, así como también para la acentuación de la contaminación ambiental en los sitios en donde este tipo de fuente energética se utiliza. La biomasa de origen vegetal, tal y como lo representan los cultivos agrícolas, la maleza y la madera, en la actualidad no se emplean (en gran escala) para obtener electricidad o calor. Sin embargo, esta opción ha encontrado un nicho bastante rentable para su aprovechamiento y utilización en el sector transporte. Los biocombustibles están compuestos esencialmente por moléculas que provienen de organismos recientemente vivos. La razón por lo que enfatizo la expresión recientemente vivos en esta lámina, es que, contrariamente, todos los combustibles fósiles que estamos acostumbrados a usar, también son de origen biológico, pero modificados desde tiempos ancestrales. El petróleo, el gas natural y el carbón fueron, de hecho, organismos vivos que experimentaron transformaciones durante miles o millones de años atrás por fuerzas telúricas de alta presión y elevadas temperaturas. Y aquí tenemos los procesos más importantes para obtener biocombustibles y que los podemos clasificar en tres tipos. Tenemos los biocombustibles derivados de los procesos de primera generación, los cuales se obtienen mediante la digestión y fermentación de los azúcares, almidón o aceite vegetal de los cultivos agrícolas cosechados para este propósito. Por otro lado, tenemos los biocombustibles de segunda generación que se derivan de la transformación del material no comestible de las plantas tales como: celulosa, hemicelulosa y lignina. Finalmente, también se destaca el proceso de tercera generación que involucra la obtención de biofuels a través de la extracción y la transformación del material lípido de cultivos de algas o microalgas.

Por cierto, actualmente, los biocombustibles representan un 3% del total mundial de los carburantes que se usan para trasporte. Los biofuels de primera generación corresponden principalmente a la producción de etanol, el cual es un alcohol que se genera mediante la fermentación de cultivos agrícolas que son muy ricos en azucares y almidón tales como son el maíz, la caña de azúcar, la papa y la yuca.También tenemos la producción de biodiesel de primera generación que ocurre a través de la trans-esterificación de material agrícola abundante en aceite vegetal y que procede de semillas como la del girasol, soya, o la canola. Quiero destacar en esta lámina algunos aspectos importantes sobre el etanol y el biodiesel como biocombustibles para el transporte. Ambos biofuels son excelentes carburantes utilizados eficientemente para el sector automotor, pero ninguno de ellos dos son económicamente viables para la generación de energía eléctrica. El etanol también se usa para elevar el nivel de octanaje de las gasolinas, reemplazando aditivos tóxicos como el MTBE (o Metil tert-butil éte).

Ambos biocombustibles reducen las emisiones de CO2 asociadas con el transporte. Las gasolinas que contienen hasta 15% de etanol se pueden usar sin alterar el diseño de los actuales motores de combustión interna. Mundialmente, 2/3 del consumo de etanol como biocombustible proviene del maíz. La segunda fuente mas importante es de caña de azúcar que aporta 1/4o 25%. En EE.UU., el etanol que se produce proviene esencialmente de cultivos de maíz y cerca del 40% de lo cultivado en este país se destina para la generación de ese tipo de etanol. En tanto que, la soya, el aceite de palma, la jatrofa, el girasol y las algas son las principales fuentes de origen vegetal utilizados para la producción de biodiesel. Pasemos ahora a hablar de los biofuels de segunda generación, mencionando una gran ventaja por parte de ellos. Este tipo de combustible no proviene de material agrícola comestible. Los de segunda generación no compiten con el maíz, la soya, la palma de aceite o la caña de azúcar que utilizan los seres humanos y los animales como alimento. Estos biocombustibles están hechos de biomasa lignocelulósica: tales como la madera, hierba seca, malezas, desechos forestales y algunos residuos agrícolas. Su conversión a biocombustible involucra dos procesos bioquímicos:

A) La despolimerización de la lignina y la celulosa a través de reacciones de hidrólisis y fermentación, lo cual resulta en la producción de etanol.

B) La conversión termoquímica mediante pirólisis, gasificación y síntesis de gas natural del material lignoceluloso para convertirlo finalmente en biodiesel.

¿Por qué convertir la celulosa en combustible?

Bueno, en realidad este es un recurso abundante, diverso y de bajo costo a nivel mundial. Estamos hablando de una gran variedad de maderas en desuso, residuos forestales y desechos agrícolas. Como dije antes no compite con la producción de alimentos, tampoco entra en conflicto por el uso del agua para riego y sobre todo se evita que estos tipos de desechos contaminen otros cuerpos de agua .En paralelo, tenemos que su aprovechamiento reduce las emisiones de carbono, si lo comparamos por supuesto con la producción de biofuels de primera generación. Vayamos ahora a conversar sobre los biocombustibles de tercera generación. Esta es una alternativa en donde se utilizan las algas, micro-algas y cianobacterias como fuente de obtención de tejidos lípidos. Este material vegetal puede producir más biocombustible, con menos recursos y bajo impacto de uso de superficie de suelo. En términos generales, los subproductos logrados a partir de la trans-esterificación de las algas son más fáciles de refinar en diesel y gasolina liviana. Otro detalle excepcionalmente positivo de estos cultivos de algas es que emplean aguas con alto contenido de sales y no compite con la utilización de las aguas potables. En esta lámina podemos observar la concentración y el rendimiento de la producción de aceite vegetal de varios cultivos. La producción de lípidos por unidad de superficie de las algas es significativamente superior con respecto a las demás especies.El 7 de noviembre de 2011, United Airlines realizó su primer vuelo comercial entre Houston y Chicago, usando biocombustible con base en algas. Esta fue la primera vez que una compañía aérea de los EE. UU. utilizó este tipo de biocombustibles para un servicio comercial de carácter regular. Por cierto, la aerolínea holandesa KLM fue la primera a nivel mundial que comenzó a utilizar este tipo de carburantes para vuelos comerciales. Eso sucedió tres meses antes del vuelo de United Airlines. La compañía norteaméricana usó una mezcla 40-60 conbase en aceite de algas y combustible con base en derivados de petróleo.Finalizamos esta sección con las ventajas y desventajas del uso de biocombustibles para el transporte. Como ventajas tenemos que los biofuels pueden almacenarse como cualquier otro hidrocarburo de origen fósil. Procede de una fuente ampliamente disponible y de alta distribución geográfica. Se produce a un bajo costo. Su oferta puede ser abundante para los tres casos de generación. Puede representar la independencia energética en países con escasos recursos de otras fuentes convencionales. Logra convertir desechos vegetales en energía aprovechable (Esto sería para los casos de segunda y tercera generación).

Dentro de las desventajas alcanzamos a destacar que presenta un bajo balance de ahorro neto de energía. Los cultivos necesitan de extensas superficies de suelo agrícola. En algunos casos pudiéramos tener eventos de deforestación. Requiere un alto consumo de agua (sobre todo para los casos de primera generación). Pueden competir directamente con la producción de alimentos (Esto en el caso del maíz es significativo). Las materias primas requieren del consumo de energía para el transporte. Pudiera también representar una elevada emisión de metano y CO2 durante la producción (Muy en particular para los de primera generación).

Además, económicamente tiene una escalabilidad variable, ya que algunas plantas son estacionales.