Desarrollo de biorrefinerías
en el mundo


Desarrollo de biorrefinerías
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La Unión Europea tiene planes para que, en 2020, en cada uno de sus estados miembros, 10% de su energía provenga de fuentes renovables, por lo cual

se desarrolló un diseño de biorrefinería integrada para el procesamiento sustentable de biomasa (EuroBioRef, por sus siglas en inglés); programa que será coordinado por el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS), en Francia, y tendrá una duración
de cuatro años.

El objetivo de EuroBioRef es tranformar biomasa a partir de cultivos de segunda generación (materiales lignocelulósicos y aceites vegetales) en productos comerciales; programa que incluye treinta socios (industriales, académicos, así como pequeñas y medianas empresas) de quince países en una cadena de trabajo que abarcará: producción de cultivos, pretratamiento de biomasa, fermentación y procesos enzimáticos, procesos catalíticos y termoquímicos asistidos por un análisis de ciclo de vida (proceso para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad) y una evaluación económica de la cadena de valor.

En febrero de 2014, varios resultados fueron obtenidos, entre los que destaca el desarrollo de cinco plantas lignocelulósicasa partir del cual diez aceites se desarrollaron en campos de prueba, con lo que fue probada la estrategia para el cultivo rotativo de plantas alimenticias y no alimenticias; así mismo, se experimentó con una nueva planta piloto en Noruega que produce más de 50 kilogramos por hora de material lignocelulósico seco, utilizando diferentes tipos de pasto y carrizo. Como resultado, 21 patentes fueron obtenidas y se han desarrollado eficientes tecnologías biotecnológicas para producir moléculas de glicerol y biomasa hidrolizada más eficientes que las actualmente utilizadas.** Las expectativas en torno a este programa se extienden a interesantes y atractivos aspectos energéticos en los sectores comerciales, científicos y tecnológicos; por ejemplo, esperan demostrar un aumento económico gracias al uso de biomasa de segunda generación, evitando así la producción de residuos, además de desarrollar nuevas tecnologías de reactores para minimizar costos en la elaboración de productos secundarios de menor valor agregado, como olefinas (utilizadas en la producción de polímeros en la industria del plástico) y compuestos fenólicos (aplicados en el procesamiento de madera y plásticos, así como en la industria química), mientras se ahorra energía, además de optimizar rotaciones de cultivos en África y Europa (norte y sur) con el objetivo de seleccionar el tipo de biomasa óptima para distintos ambientes.1 Por ejemplo, en países como Brasil, con gran producción de caña de azúcar, ésta es utilizada como biomasa para la elaboración de bioetanol. En Europa del norte, países como Suecia y Finlandia utilizan residuos de la industria forestal para producir biocombustibles y calefacción, además de fabricar pulpa (para la producción de cartón, textiles a base de celulosa, pañales y productos para higiene femenina, entre otros) y papel. Es así que se prefiere utilizar biomasa local, dependiendo del tipo de materia prima que se tenga en mayor cantidad en la región y de los productos principales requeridos.

     En Estados Unidos, la industria de los combustibles ha crecido considerablemente en los últimos años y, con ello, las tecnologías para producirlos.2 El principal objetivo ha sido elevar el nivel de eficiencia con que se lleva a cabo los procesos de producción (la mayoría, con una tasa de 60% de eficiencia). El gobierno de los Estados Unidos ha fijado metas para reemplazar combustibles fósiles, 136 mil millones de litros de biocombustibles en 2022, compuestos por 57 mil millones de litros de materiales procedentes del maíz, 60 mil millones a partir del etanol celulósico y 19 mil millones de litros que provienen de procesos avanzados (que consisten en tecnologías analíticas, fermentación enzimática y de biocombustibles, cuyo objetivo es desarrollar tecnologías óptimas para la producción de biocombustibles).
     En abril de 2014, entraron en funcionamiento 25 biorrefinerías integradas que trabajan en diferentes escalas —piloto, demostración y pionera— cuatro de ellas están en la fase final de pionera, cuatro en demostración y el resto como plantas piloto, la mayoría de las cuales utiliza maíz como materia prima, aunque también se emplea —en menor cantidad: sorgo, residuos agrícolas, caña de azúcar, suero láctico, celulosa, residuos leñosos, almidón, trigo y cebada.3
     En Malasia, se desarrolla un proyecto para auspiciar el complejo de biorrefinería más grande del continente asiático, que ocupará un área de 1000 hectáreas, en el Kertih Biopolymer Park. Se espera que en sus 30,000 hectáreas de campo se plante materia prima (Acacia mangium y Leucaena leucocephala) para producir 10.5 millones de toneladas de biomasa al año. Este proyecto es una colaboración del gobierno con corporaciones biotecnológicas grandísimas (BiotechCorp), con el fin de atraer a importantes jugadores de la industria biotecnológica, especialmente de Europa, los Estados Unidos, Corea y Japón. Uno de sus objetivos verdes es usar energía renovable en el sitio de origen celulósico, en lugar de gas natural, proyecto que se inauguró a inicios de 2014 y con el cual se espera producir carbohidratos avanzados, biomateriales, biofertilizantes y alimentos para animales, utilizando celulosa como materia prima.4

México es considerado uno de los líderes latinoamericanos que más emisiones de CO2 genera (uno de los principales gases causantes del efecto invernadero),5 por lo que se necesita conjuntar esfuerzos constantes y eficientes para contrarrestar los efectos del cambio climático; de esta forma, los bosques coadyuvarán a la adaptación al cambio climático y a minimizar sus efectos, pues nos ofrecen: zonas de hábitats confortables y refugios para la biodiversidad, además de que pueden funcionar como barreras contra desastres naturales, alimento y materias primas.
     De acuerdo con el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), México tiene —en su superficie continental total— alrededor de 70% de vegetación forestal, equivalente a 138 millones de hectáreas en las que se encuentran 30 mil especies de flora y fauna, aproximadamente; de hecho, el capital forestal enfrenta una amenaza por la pérdida y degradación de zonas boscosas. En 2012, los costos económicos por el agotamiento de los recursos forestales —lo que incluye pérdidas debido al aprovechamiento forestal, deforestación e incendios forestales sumaron más de 14 mil millones de pesos, es decir, aproximadamente 0.1% del PIB;6 cifra casi dos veces mayor que el valor de la producción maderable nacional, en 2012, calculada por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat) en 7 mil 113 millones de pesos. Aun con la riqueza forestal, los volúmenes de producción maderable han ido disminuyendo durante el periodo 2003-2012, prácticamente, de forma constante, iniciando con 7 millones de metros cúbicos/rollo (m3r), en 2003, y finalizando, en 2012, con 5.9 millones de m3r (lo que representa un incremento de 7.4% en relación con el año anterior). Adicionalmente, en los años 2010 y 2011 se registraron las más bajas producciones del periodo, ya que se obtuvo un volumen de 5.6 y 5.5 millones de m3r, respectivamente (lo que representa una disminución de 3.1% y 2.2% respecto del año anterior).7
     De acuerdo con la Comisión Nacional Forestal (Conafor), 64% de los suelos de México presentan problemas de degradación en diferentes niveles, que van de ligera a extrema. Sólo 26% del territorio nacional cuenta con suelos que mantienen sus actividades productivas sustentables sin degradación aparente.8 Alrededor de 56% de las áreas naturales protegidas del país carece de un programa de manejo publicado y, en 25% de ellas, es necesaria una revisión para confirmar su estado de protección, pues se han enfrentado a la degradación de suelos.
     México ha desarrollado varios sistemas de política y administración en materia de bosques y cambio climático, como la conservación y el manejo forestal sustentable a través de diversos programas que han ayudado a reducir la deforestación y la degradación de ecosistemas, además de promover su conservación de forma continua. Entre estos mecanismos resultantes de los esfuerzos globales de mitigación, surge el mecanismo REDD+ (reducción de emisiones por deforestación y por degradación forestal), bajo la Con-vención Marco de Naciones Unidas para el Cambio
Climático (CMNUCC), mecanismo que busca desacelerar, frenar y revertir la pérdida de áreas forestales y de carbono, mediante el manejo sostenible de bosques, así como la conservación y el aumento de sus existencias de carbono.9 Por lo anterior, es necesario desarrollar un mecanismo que diversifique sustentablemente el potencial de bosques para el beneficio y reforzamiento de mayores sectores nacionales.
     Se ha propuesto varios proyectos para instalar biorrefinerías y aprovechar los desechos sólidos que la Ciudad de México no utiliza; uno de ellos es aprovechar las ocho mil toneladas de basura orgánica que se recolectan en un solo día en esta ciudad; cantidad que podría generar energía suficiente para abastecer de electricidad a casi 40 mil casas habitación durante dos meses.
     El cierre del relleno sanitario del Bordo Poniente puede ser una gran oportunidad para que los desechos den un giro de 180 grados, convirtiendo el problema en una solución para los habitantes de la capital. Con una biorrefinería en el Bordo Poniente se podría generar biohidrógeno y metano, útiles para producir energía eléctrica o directamente para estufas de gas, además de fertilizantes que permitan aumentar los rendimientos agrícolas.
     La factibilidad económica de esta propuesta implica acoplar procesos de producción de biocombustibles con otros bioproductos de alto valor agregado. En el caso de México, las opciones de proceso son tan amplias que resulta necesario promover mercados locales en el marco de una estrategia nacional. Ejemplos de los sitios en los que se ha aplicado este tipo de estrategia son: Estados Unidos, Europa, Canadá y Japón, países para los que se está planteando horizontes de, al menos, 10 años en el área energética.10 
     Nerixis es un proyecto multidisciplinario nacido en la Unidad de Ingeniería Avanzada del Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav), Guadalajara, en 2008. Entre cuyos objetivos se prevé desarrollar conceptos de biorrefinerías a escalas de producción afines al ámbito agrícola nacional (100 a 600 ton de materia prima base seca (BS)/día) con productos como biocombustibles (bioetanol, biogás y biohidrógeno) y biomateriales derivados de residuos agrícolas y lignina residual, así como cero emisiones de carbono y consumo mínimo de agua en la producción. Este proyecto está dividido en tres etapas, la última de las cuales concluirá en 2017. En la segunda etapa (2011-2014), se ha conceptualizado la biorrefinería con una escala de 100 ton/BS, con lo que se planea la co-producción de bioetanol, biogás y biohidrógeno como biocombustibles, así como el aprovechamiento de la lignina residual.11

Para superar los retos señalados, muchos de los actores principales deben promover la industrialización de las biorrefinerías, lo cual es necesario para alcanzar objetivos nacionales y mundiales, si se desea satisfacer la gran demanda de energía, así como coadyuvar a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, además de diversificar materias primas, fomentar la independencia energética y, consecuentemente crear nuevos mercados y oportunidades.

     El mercado potencial de los bioproductos es muy grande, incluye adhesivos, solventes, lubricantes, fármacos y herbicidas. El crecimiento de una economía parcialmente basada en bioproductos puede potenciar el crecimiento económico y la creación de empleos; particularmente, en áreas rurales, donde los ingresos y los prospectos económicos son moderados.
     El futuro de las biorrefinerías es promisorio porque, además de aprovechar residuos orgánicos, es amigable con el ambiente, económicamente viable y tecnológicamente adaptable a las condiciones de México.
     Como la historia nos enseña, los recursos naturales desempeñan un rol muy importante para el desarrollo económico, social y ambiental de los países. Los bosques y cultivos han diversificado su función, no sólo para alimentarnos, sino darnos una extensa gama de productos, además de una herramienta tecnológica apropiada para combatir el cambio climático, ya que proviene de fuentes renovables, además de que el bioetanol ayuda a reducir las emisiones de bióxido de carbono en un promedio de aproximadamente 34%, comparado con la gasolina. 12 En tal sentido, nuestra creciente demanda por sustentabilidad requiere un acercamiento al desarrollo de nuevas tecno-
logías que sea cooperativo, proactivo y bien planeado para crear una industria global exitosa con un potencial prometedor.

Gerardo Gómez Millán

Es Ingeniero Químico por la UNAM. Hizo sus estudios de maestría en la Universidad de Tecnología de Hamburgo, donde se especializó en sistemas integrados y en desarrollo sustentable. Actualmente, desarrolla estudios de doctorado en la Universidad de Tecnología de Helsinki, en biorrefinerías forestales. C. e.: gerardo_gm85@hotmail.com

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