La lignocelulosa de las plantas es una fuente abundante de energía.
Los residuos agrícolas y forestales pueden convertirse fácilmente en biocombustibles.
Utilizar los subproductos como fuente de energía es un factor clave para la economía circular.
Este artículo se publicó en colaboración con Neste.
Cada año, las plantas convierten unos 100 000 millones de toneladas de dióxido de carbono en biomasa. Esto equivale al 5 % de todo el dióxido de carbono emitido por los seres humanos desde la Revolución Industrial.
La mayor parte de ese carbono se convierte en lignocelulosa, el material orgánico más abundante de la Tierra: troncos, tallos, hojas y otras estructuras vegetales.
La lignocelulosa existe desde siempre. Las primeras plantas terrestres se adaptaron a la tierra firme aumentando su producción de lignocelulosa, lo que les permitió formar paredes celulares más gruesas que sostenían su crecimiento vertical.
Sin lignocelulosa, nuestros tulipanes se caerían y los troncos de los árboles se arrastrarían por el suelo como gigantescos fideos flácidos. En última instancia, la diversificación de las plantas alteró profundamente la atmósfera e impulsó la evolución de otras formas de vida.
Cabría argumentar que ni siquiera estaríamos aquí si no fuera por la lignocelulosa.
Este fantástico producto de la ingeniería evolutiva lleva mucho tiempo demostrando su potencial como fuente altamente sostenible y renovable de combustibles y materiales.
Neste, el principal productor mundial de gasóleo renovable y combustible sostenible para aviación, calcula (basándose en un análisis de McKinsey) que cada año se podrían producir 300 millones de toneladas métricas de equivalente de petróleo solo a partir de la biomasa lignocelulósica de los residuos agrícolas y forestales.
«Grandes cantidades de residuos y restos de la producción forestal y agrícola existente siguen infrautilizadas y podrían transformarse en nuevas materias primas valiosas y altamente sostenibles», afirma Markus Rarbach, vicepresidente de Plataforma Empresarial de Lignocelulósicos en Neste.
Respuesta a la crisis climática
A principios del siglo XIX se desarrollaron procesos preliminares para extraer etanol combustible a partir de celulosa, pero la conversión industrial escalable en combustibles y productos químicos tardó en madurar.
Aunque surgieron niveles reducidos de producción industrial de combustibles a partir de lignocelulósicos durante las guerras mundiales y las crisis de petróleo de la década de 1970, el interés disminuyó a medida que estas crisis se desvanecieron. Así, el petróleo mantuvo su predominio, hasta ahora.
La urgencia de la crisis climática ha renovado el interés por desarrollar nuevos medios para extraer energía de origen vegetal. El Pacto Verde Europeo se ha fijado el objetivo de la neutralidad de carbono para 2050, y Estados Unidos se ha comprometido a reducir a la mitad sus emisiones para 2030.
Los biocombustibles avanzados, como los que utilizan residuos y restos de biomasa lignocelulósica, mejoran las tecnologías empleadas en el desarrollo de los biocombustibles convencionales, que se destilan a partir de cereales como el maíz y la caña de azúcar.
Pero las materias primas de los combustibles lignocelulósicos proceden de una gran variedad de procesos de fabricación forestales y agrícolas. «Eso es lo que hace de la lignocelulosa una materia prima atractiva desde la perspectiva de la sostenibilidad», explica Rarbach. «No utilizamos la parte comestible de la biomasa; en cambio, podemos transformar los residuos y restos en productos nuevos y altamente sostenibles».
Los productos de madera residuales y restos, como el serrín, las ramas y las copas de los árboles, así como la paja de maíz, la paja de trigo y el bagazo de la producción de caña de azúcar, contienen lignocelulosa que puede reducirse a compuestos de los que se puede extraer valor.
«Vemos que las tecnologías que nos permiten utilizar diversos residuos y restos lignocelulósicos están alcanzando la madurez suficiente para ampliarse y pasar de un entorno de desarrollo a un entorno comercial», afirma Rarbach.
El proceso: convertir la materia vegetal en combustible
El desarrollo de la tecnología de combustibles lignocelulósicos ha tardado tanto en parte por la naturaleza de la sustancia. Los materiales lignocelulósicos son muy resistentes a la extracción de la energía que almacenan.
Esto tiene todo el sentido desde el punto de vista evolutivo. Las plantas han desarrollado estas complejas matrices de celulosa, hemicelulosa y lignina como respuesta a presiones ambientales brutales. No van a ceder sus recursos con facilidad.
Como respuesta, se han desarrollado dos métodos distintos para extraer valor.
Los métodos termoquímicos utilizan calor y presión para convertir la materia vegetal en combustible. Imitan las presiones geológicas que dan lugar al petróleo crudo y otros recursos fósiles para producir aceite de origen biológico y gas de síntesis.
Los métodos bioquímicos emplean catalizadores biológicos para lograr lo mismo. Utilizan enzimas para liberar los azúcares contenidos en la lignocelulosa, que después son fermentados por microorganismos para obtener combustibles utilizables, como el etanol.
A veces se combinan en forma híbrida: procesos bioquímicos para producir intermedios y técnicas termoquímicas que los convierten en productos acabados.
El camino hacia la sostenibilidad
Se espera que estos residuos y restos de origen vegetal puedan contribuir de forma significativa a la neutralidad de carbono en las próximas décadas.
«Vamos a ver una enorme diversidad de soluciones técnicas en el sector del transporte, en el que los vehículos eléctricos desempeñarán un papel. También es importante que otras formas de energía para el transporte contribuyan a alcanzar la sostenibilidad», afirma Rarbach.
Se ha debatido sobre cómo obtener la biomasa lignocelulósica de forma sostenible. Algunos han sugerido que el avance hacia los combustibles lignocelulósicos podría incentivar la tala de madera y, por tanto, dañar los ecosistemas forestales. Los bosques gestionados de forma sostenible, que crecen más madera de la que se cosecha y favorecen la biodiversidad, son una solución.
Los residuos de cultivos, la silvicultura y otros restos tienen una ventaja adicional. Aprovechan subproductos inevitables y, por tanto, los efectos ecológicos negativos son mínimos.
Rarbach confía en que, con el tiempo, los residuos se eliminen por completo. «Eso sería, evidentemente, muy deseable desde la perspectiva del mercado y desde la del cliente», afirma con entusiasmo. «Porque la neutralidad de carbono es lo que buscamos».
