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De la caña de azúcar al bioetanol, la transición biotecnológica que Morelos necesita

De la caña de azúcar al bioetanol, la transición biotecnológica que Morelos necesita

 

Eliseo R. Molina Vázquez y Alfredo Martínez Jiménez.

El M en C Eliseo R. Molina Vázquez es estudiante de Doctorado en el Instituto de Biotecnología - UNAM, y es Maestro en Ciencias Bioquímicas por la misma institución e Ingeniero Bioquímico por el Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. El Dr. Alfredo Martínez Jiménez, es Investigador Titular del Instituto de Biotecnología de la UNAM y Miembro de la Academia de Ciencias de Morelos

 

El petróleo es una mezcla de hidrocarburos que se formó en el interior de nuestro planeta durante millones de años. Actualmente es la principal materia prima en diferentes industrias (petroquímica, electrónica, automotriz, cosmética, farmacéutica, de plásticos y otros polímeros, etc.) y fuente de energía para la humanidad. Su explotación y transformación brinda muchas comodidades de nuestra vida actual: más de la mitad de los productos que utilizamos tienen un origen petroquímico. Este recurso es base de la economía mundial. Sin embargo, su uso desmedido ha ocasionado que en menos de dos siglos la humanidad haya acabado con gran parte de las reservas de este valioso recurso natural. Esta situación empeora, si consideramos que actualmente su consumo sigue incrementando. De continuar con este ritmo de explotación, se estima que para el año 2070 se agoten todas las reservas disponibles. Prácticamente todas nuestras actividades económicas dependen directa o indirectamente del petróleo. Particularmente, sin este recurso no se tendría acceso a los combustibles que utilizamos actualmente.

 

La humanidad y el petróleo: de la tierra al cielo

Sin el petróleo, las actividades cotidianas resultarían más complejas. En la última década, el consumo anual de petróleo en el mundo ha incrementado un 12% (de 3,998.7 a 4,474.3 millones de toneladas de barriles en el periodo de 2008 a 2018) y la tendencia indica que este siga incrementando a un ritmo del 2.5% anual. Pero, ¿alguna vez has analizado cuales de tus pertenencias provienen del petróleo? Los cables que permiten utilizar la electricidad de forma segura, los envases que contienen nuestros alimentos, los productos de limpieza, incluso la tinta que se utilizó para imprimir esta nota tiene un origen petroquímico. O bien, para generar la energía eléctrica que usa el dispositivo donde posiblemente lees esta nota y para la manufactura del papel en el cual se imprime la Unión de Morelos, se usó energía proveniente de combustibles fósiles. La lista de productos que se obtienen del petróleo es larga como sugiere la Figura 1.

 

Fig 1

Figura 1. Aplicaciones del petróleo en la vida cotidiana.

 

Actualmente, somos una civilización dependiente del petróleo y, como en cualquier adicción, en un futuro afrontaremos las consecuencias que esto conlleva. Por lo tanto, debemos reducir gradualmente esta dependencia. Uno de los principales efectos colaterales, que ya están presentes a escala mundial por el uso acumulado de los combustibles fósiles, es la acumulación de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, lo cual de forma importante ha conllevado al cambio climático y calentamiento global en el planeta. En el último siglo y medio la temperatura media del planeta ha incrementado 1.2 °C. No es una casualidad que este incremento esté ocurriendo justo en el periodo de explotación del petróleo. Todo ese carbono que se encontraba en forma de hidrocarburos sepultado bajo nuestros pies, ahora flota por nuestra atmósfera en forma de CO2. Existe una relación directa entre el incremento de la temperatura global del planeta y la concentración de CO2 atmosférico. Pero, ¿con qué opciones contamos para poder realizar una transición hacia otra fuente de energía?

 

El etanol de caña de azúcar: una alternativa verde, renovable y sostenible

Por las razones mencionadas en la sección anterior, existe una preocupación global por desarrollar e implementar tecnologías amigables con el medio ambiente y que generen energía eléctrica a partir de fuentes renovables como la solar, eólica, hidráulica, geotérmica y mareomotriz, entre otras. El objetivo final es preservar nuestro preciado hogar y erradicar la dependencia al petróleo. Frecuentemente los países con economías menos fuertes se han ido rezagando en la implementación de energías renovables y abrazan con fuerza la industria del petróleo. Un paradigma equívoco, puesto que son justamente aquellos países cuya economía depende fuertemente de este recurso no renovable, quienes a la par de la explotación racional del petróleo deberían tener más interés en desarrollar alternativas que le proporcionen seguridad energética y económica.

La electricidad es solo uno de los pilares energéticos de la humanidad. Sin embargo, existen muchas aplicaciones para las cuales se necesitan combustibles, solidos, líquidos o gaseosos. Por ejemplo, para alimentar calderas, cocción de alimentos, el funcionamiento de la maquinaria industrial y en el desplazamiento de camiones, barcos y aviones. Para satisfacer estas necesidades se pueden utilizar biocombustibles, como el bioetanol, biodiesel, bioturbosina y gas metano. Estos compuestos se obtienen a partir de biomasa, que es el material orgánico proveniente de plantas y/o microorganismos, y tienen la capacidad de liberar energía durante su combustión. Actualmente, una parte importante de los combustibles se dirige al sector automotriz. Aunque ahora se cuenta con automóviles eléctricos, es de resaltar que a corto y mediano plazo no es factible que sustituyan completamente a los de combustión interna. Por lo tanto, se necesitan opciones compatibles con los motores actuales en los automóviles. En este sentido, el bioetanol o etanol carburante es el combustible que ha tenido mayor aceptación a escala global, porque puede combinarse en diferentes porcentajes con la gasolina. La gasolina es el combustible líquido mayormente usado en el planeta. El etanol carburante ofrece la posibilidad de aplicarlo en motores de combustión interna con inyección electrónica en mezclas con gasolinas, por lo que no se requiere un vehículo especial para poder utilizarlo. Además, este biocombustible se produce mediante fermentación, un proceso relativamente sencillo con el cual la humanidad se encuentra altamente familiarizado, que consiste en utilizar microorganismos para convertir azúcares en etanol (Figura 2). Las materias primas que se utilizan para producir etanol son renovables y provienen de cultivos agrícolas comunes en diversas regiones del mundo, como lo son la caña de azúcar, el maíz, el trigo y la remolacha, entre otros. Una cualidad muy importante desde el punto de vista económico, es que ciertos países como Brasil, han conseguido reducir los costos de producción de etanol carburante a tal grado que su precio de venta al público es inferior al de la gasolina. (Para más detalles se sugiere leer el artículo: “Etanol carburante, el caso de Brasil y visión de largo plazo”)