Etanol de celulosa

Según datos de la OCDE, el área cultivable requerida para un corte del 10% de biocombustibles a nivel mundial demandaría más del 50% de la tierra europea y el 30% del área cultivable de Estados Unidos. Estas mismas estimaciones ubican la necesidad de tierras fértiles para Argentina y Brasil en valores menores al 10%. A pesar de la ventaja comparativa que surge en primera instancia, el desarrollo de los biocombustibles se dirige actualmente al desarrollo de tecnologías que eviten la restricción de tierras y permitan el reemplazo de combustibles fósiles por una alternativa sustentable.

El biocombustible proveniente de celulosa se presenta hoy como una opción viable económica y ambientalmente para el desarrollo de la industria del etanol. Su producción, a diferencia de los cultivos mencionados anteriormente, no se encuen- tra restringida por la disponibilidad de tierras fértiles. De aquí que los trastornos económicos que pudieran derivarse del aumento en los precios de los alimentos, producto de la mayor demanda de cereales, y la competencia con otros cultivos quedarían excluidos. Dentro de los principales atractivos de la celulosa se encuen- tra la disponibilidad del recurso a nivel global y la posibilidad de utilizarlo como combustible renovable en el parque automotor existente.

Un estudio conjunto realizado por Deparment of Energy (DOE) y United States Deparment of Agricultural (USDA) en el año 2005 examinó la sustentabilidad en la producción de 1 billón anual de toneladas de biomasa seca. Esta cantidad sería suficiente para desplazar el 30% o más del consumo actual de combustibles fósi- les líquidos en Estados Unidos. Asumiendo métodos y prácticas constantes en la agricultura y la forestación, el estudio concluyó que la producción de biomasa seca para la producción a gran escala de bionergía y la industria de biorefinería puede alcanzar las magnitudes requeridas hacia el 2012, pudiendo expandirse aún más con distintos desarrollos tecnológicos. Al igual que este informe, muchos especialistas estiman que el etanol de celulosa contiene el potencial para cubrir incluso todo el requerimiento de combustibles para transporte. Sin embargo, la tecnología necesaria para esto aún no se encuentra disponible.

El proceso productivo de conversión de la biomasa proveniente de celulosa es más complejo que el utilizado para cultivos como el maíz, principalmente por las diferencias en la estructura molecular de las paredes celulares. Éstas se componen

de 3 polímeros fundamentales: celulosa, hemicelulosa y lignino. Estos polímeros forman un entramado fibroso uniéndose por fuerzas intermoleculares que otorgan a las paredes celulares fuerza y resistencia a la degradación. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente el 40% de celulosa; en la madera dicho por- centaje asciende a 50%, mientras que el algodón alcanza valores en torno al 90%.

Gráfico 18

Proceso productivo de biomasa de celulosa

Fuente: United States Department of Energy.

Las estrategias utilizadas para convertir la biomasa en etanol datan de los años 30. Luego de la adquisición de celulosa, la biorefinería comienza con la reducción y pretratamiento termoquímico de la celulosa, proceso que facilita la catalización enzimática de los polímeros. En el proceso de hidrólisis, que consiste en la degra- dación de los polisacáridos de las paredes celulares a azúcares simples, se aplican enzimas especiales (celulasas). La fase final del proceso incluye la fermentación, mediante bacterias o levaduras, que convierten este azúcar en etanol y otros subpro- ductos. Investigaciones recientes redujeron notablemente el costo de las encimas e incrementaron el proceso de fermentación (fermentation strains) para lograr simul- táneamente la sacarificación y fermentación, en la cual la hidrólisis de la celulosa y la fermentación de la glucosa se combinan en un solo paso.

Gran parte de la investigación actual se encuentra orientada a la reducción a un solo paso de todo el proceso de biocatalización (pretratamiento, hidrólisis y

fermentación), cuyo hallazgo será un significativo avance para mejorar los costos y el consumo de energía en la refinación de celulosa.

Estados Unidos está llevando adelante una política de desarrollo y promoción de esta industria, con el objeto de desplazar el 30% del combustible fósil para transporte por etanol de celulosa para el 2030. Dentro del programa propuesto, el gobierno estadounidense planteó 3 etapas: la primera, denominada fase de inves- tigación, cuya duración esta pautada para 5 años. Esta fase planea avanzar sobre investigación básica, la cual será aplicada en la segunda fase -denominada fase de despliegue tecnológico-. Por último, se propone la fase de integración del sistema, donde la investigación básica y aplicada junto al desarrollo tecnológico alcanzado se unen para desarrollar biorefinerías.

Esta carrera tecnológica por el descubrimiento para desarrollar este tipo de combustible parece condicionar quienes serán los principales jugadores internac- ionales en materia de bioenergía. El escenario se traslada de esa forma desde países con disponibilidad de tierras, a aquellos países que alcancen la tecnología necesaria en este tipo de productos.

A nivel regional, Brasil se encuentra desarrollando una estrategia de reposicion- amiento como productor mundial de celulosa, queriendo alcanzar el quinto lugar hacia el año 2010. En línea con esto, el gigante sudamericano creó el Centro de Ciencia y Tecnología del Bioetanol (CTBE), organismo de investigación vinculado al Ministerio de Ciencia y Tecnología que está siendo construido en la ciudad de Campinas. El centro contará en principio con un presupuesto de 43 millones de dólares y en 2010 tendrá a su disposición una planta piloto para la producción de etanol de celulosa. En Argentina no se conocen desarrollos tanto a nivel estatal como privado para producir etanol en base a biomasa de celulosa. Por otro lado, la industria de la celulosa se encuentra estancada desde el año 2006, a raíz de las preocupaciones ambientales que ha generado su proliferación.