El bioetanol y el biodiésel impulsan la bioeconomía

La sostenibilidad es una de las megatendencias globales y uno de los motores de la economía basada en la biomasa. La idea es construir una nueva economía basada en lo que puede cultivarse en los campos y bosques en lugar de depender de los recursos finitos de pozos de petróleo, y, por supuesto, hacerlo lo antes posible. Estamos ante un objetivo ambicioso; al fin y al cabo, han hecho falta 150 años para que la economía basada en el petróleo de origen mineral sea lo que es hoy día. En cuanto al potencial de sostenibilidad, la idea de la bioeconomía es imbatible, como apunta el informe de Achema. No obstante, la competencia será feroz en vista de que el precio prima sobre las emisiones de gases de efecto invernadero. En el debate sobre cómo suministrar energía y compuestos químicos a la población y la industria, no se puede pasar por alto la existencia de otros actores importantes, como el carbón de China y el gas de esquisto de Estados Unidos.

A menudo a las plantas de producción de bioproductos químicos se las conoce como “biorrefinerías”, haciendo una alegoría de las refinerías petroleras. No obstante, mientras que en una refinería de petróleo los componentes del crudo se transforman en multitud de productos químicos diferentes, muchas biorrefinerías solo conocen un producto: el alcohol. Actualmente, el producto de base biológica más conocido es con diferencia el etanol, que representa el 90% de todos los productos fermentados. En 2013 se destilaron unos 100 mil millones de litros, siendo los principales productores Estados Unidos, con 50 mil millones de litros, y Brasil, con 24 mil millones. Europa ocupa un segundo plano en este mercado, con una producción de 5.000 millones de litros, a los que Alemania ha contribuido con 852 millones de litros.

Inicialmente se acusó a los cultivos de bioetanol de estar usando maíz como sustrato, el mismo maíz que también podría haberse utilizado para hacer tortillas. Esto abrió la caja de Pandora sobre si el cereal debía emplearse para alimentar a la población o llenar el depósito de sus coches. Pero este debate pronto se dio por cerrado tras analizar qué terrenos se utilizan para la producción de biocombustibles: de los 1.500 millones de hectáreas de tierra cultivable con los que cuenta nuestro planeta, los cultivos del 1,7% de esta superficie (25 millones de hectáreas) se fermentan para producir alcohol o se emplean para fabricar otros tipos de biocombustibles. Incluso aunque la industria del alcohol alcance la tasa de crecimiento prevista del 4,4% para 2020, el alza de los precios de los alimentos responde a otras causas. Sin embargo, el debate en torno a los alimentos y piensos ha sido uno de los motivos por los que se han desarrollado las biorrefinerías de segunda generación.

Las biorrefinerías de segunda generación utilizan como sustrato lo que queda en el campo tras haber hecho un buen uso de la parte valiosa. Pensemos por ejemplo en los residuos forestales —las ramas y ramitas que quedan después de haber transportado los troncos hasta el aserradero— o en la paja de los campos en los que se cosecha trigo y cebada.

Estos residuos leñosos plantean un desafío tecnológico añadido. A diferencia del maíz o del trigo, que se componen principalmente de almidón, la paja está hecha de celulosa, que resulta mucho más difícil de digerir para las levaduras que constituyen los productores reales de etanol. Es necesario un paso adicional para degradar la celulosa a sus componentes azucarados con ayuda de enzimas. La ampliación de la sacarificación ha sido uno de los avances tecnológicos de los últimos años y hoy día está pasando al primer plano.

En Alemania, en términos de producción de etanol celulósico prevalece la pequeña escala. Clariant explota una planta piloto en Straubing con una capacidad de 1,2 millones de litros de etanol al año. Desde 2013 se han iniciado numerosas operaciones a gran escala en todo el mundo: Beta Renewables producirá 75 millones de litros al año en Crescentino (Italia), y DSM la misma cantidad en Emmetsburg, Iowa (EE UU). Abengoa se ha propuesto producir 95 millones de litros al año en Hugoton, Kansas (EE UU), y DuPont 113 millones de litros al año en Nevada, Iowa (EE UU). En Brasil, la paja de caña de azúcar se emplea para generar los 83 millones de litros al año que requiere el funcionamiento de la planta de Raízen en Piracicaba. A fin de producir 79 millones de litros al año en el Estado de Alagoas, Brasil, GranBio ha desarrollado una caña energética especial que puede cultivarse en praderas degradadas y que no compite con la caña de azúcar.

Cabe mencionar que el etanol no solo sirve para quemarlo en un motor. Aunque no forme parte de la lista de los 12 compuestos químicos de partida que en 2004 recibieron la denominación 'top molecules', el etanol es una importante molécula de partida para una variedad de cadenas de valor basadas en la biomasa. El acetato de etilo y el acrilato de etilo pueden obtenerse a partir del etanol, como ocurre con el butanol, el isobutano y el butadieno. Recientemente, se han paralizado un par de proyectos grandes de producción de polietileno o etilenglicol de base biológica ya que el bajo coste del gas de esquisto echa por tierra la competitividad del bioetanol. No obstante, es preciso dejar claro que la economía basada en la biomasa solo funciona con el etanol como producto intermedio.

Llama la atención el hecho de que la mayoría de las grandes inversiones en etanol celulósico se realicen en Estados Unidos y Brasil o, dicho de otro modo, que las grandes inversiones NO se realicen en Europa. Los actores clave de la bioeconomía, ya sean empresarios, expertos en financiación u organismos financiadores, coinciden en un punto: para poder competir con el resto del mundo, Europa debe cambiar su política. Lo que más buscan los inversores y lo que actualmente echan en falta en Europa es una planificación fiable a largo plazo. El biodiésel es un ejemplo claro y negativo de cómo los cambios políticos bruscos pueden poner en peligro una industria floreciente.

El bioetanol domina sin lugar a dudas el mercado de biocombustibles. Sin embargo, el biodiésel también desempeña un papel importante. En 2010 la producción mundial alcanzó los 17.600 millones de litros, de los cuales la Unión Europea suministró más de la mitad con 9100 millones de litros. Alemania contribuyó con el 26% (2.350 millones de litros) y Francia con el 22% (1996 millones de litros). El biodiésel no se empezó a producir a gran escala en Europa hasta los años noventa y se considera uno de los grandes éxitos de la bioeconomía.

La aplicación de una legislación favorable que concedía exenciones fiscales a los biocombustibles provocó un auténtico boom del biodiésel. Sin embargo, en 2008 se suprimieron estas exenciones y el volumen del mercado de B100 (biodiésel puro) se desplomó hasta valores insignificantes. Durante los últimos años el volumen de producción total se ha mantenido estable únicamente porque el biodiésel se mezcla cada vez más con diésel fósil.

La Comisión Europea ha intentado tomar en consideración los factores de cambio indirecto en el uso de la tierra al presentar sus recomendaciones de enmiendas a la Directiva sobre energías renovables y a la Directiva sobre la calidad de los combustibles. No obstante, la industria de biocombustibles de Alemania y de Europa al completo ha criticado masivamente las sugerencias de la Comisión de Medio Ambiente de la UE. Si, tal como sugiere la Comisión estos factores entraran en escena, esto colocaría al biodiésel en una situación aún más desfavorable que la de los combustibles fósiles en términos de emisiones de gases de efecto invernadero. “La introducción de factores de cambio indirecto en el uso de la tierra supone el fin del biocombustible a base de aceites vegetales”, afirma la Unión Alemana para el Fomento de las Oleaginosas y Proteaginosas (UFOP) en su informe sobre la situación actual y las perspectivas del biodiésel.

Esto resultaría problemático por múltiples razones, una de ellas por la torta de prensa de colza. Este residuo procedente de la producción de aceite de colza es rico en proteínas y se emplea como pienso para animales. En caso de que la cantidad de torta de prensa producida localmente resultara insuficiente, esta tendría que sustituirse en el peor de los casos por harina de soja importada.

La próxima generación de biocombustibles está lista para despegar: los biocombustibles hechos de microalgas. Existe un consenso general sobre la idea de que la producción energética exclusivamente a base de microalgas no resulta competitiva. Probablemente las algas no llenarán el depósito del coche familiar pero en el caso de la aviación y los vehículos pesados que no pueden utilizar la electromovilidad, las microalgas son la solución del futuro: requieren muy poca superficie con lo que la competencia por la tierra cultivable es insignificante; básicamente solo necesitan aire y luz para crecer, y los sistemas cerrados permiten recuperar los nutrientes. Su procesamiento resulta más sencillo que el de plantas terrestres frondosas, y pueden manipularse para la producción de aceites específicos. Los primeros vuelos impulsados por algas que KLM, Lufthansa o Air China han empezado a fletar en los últimos años son algo más que una estrategia de marketing: son la prueba de que una era postqueroseno es posible en la aviación.

Los biocombustibles han estado a la vanguardia de la bioeconomía. No solo han demostrado su potencial sino que también han relevado los entresijos de la producción basada en la biomasa. Gracias al debate “alimentos vs combustible”, la sostenibilidad y el uso competitivo de la tierra de los actuales productos de base biológica son sometidos a examen. Incluso si los biocombustibles constituyen un nicho de aplicación en una futura era de la electromovilidad, resultan esenciales para determinadas aplicaciones.

Achema 2015 aborda la creciente bioeconomía con el BiobasedWorld como tema central. Sus tecnologías y servicios podrán conocerse a través de grupos de exposiciones y se recogen en una guía especial.