Nuevas investigaciones indican que los álamos podrían ser una materia prima económicamente viable para producir biocombustibles.
En la búsqueda de biocombustibles asequibles, los álamos son una de las mejores opciones del noroeste del Pacífico: abundan, crecen rápido, se adaptan a muchos terrenos y su madera puede transformarse en sustancias que se usan para producir biocombustibles y productos químicos de alto valor de los que dependemos en nuestra vida cotidiana.
Pero, aunque los investigadores estudian el potencial de los álamos para transformarse en productos que van desde el etanol hasta sustancias químicas para cosméticos y detergentes, todavía no se ha construido una planta de procesamiento de álamos a escala comercial. Esto se debe principalmente a que los costos de producción aún no son competitivos con el precio actual del petróleo.
Ahora, un equipo de investigadores intenta que el álamo sea un competidor viable mediante el estudio de la producción de árboles más jóvenes que podrían cosecharse con mayor frecuencia —cada dos o tres años— en lugar del ciclo habitual de 10 a 20 años.
Estos árboles, esencialmente juveniles en comparación con los ejemplares adultos, se plantan más juntos y se cortan de tal manera que, después de cada cosecha, brotan más ramas del tocón, y se aprovechan los mismos sistemas de raíces durante un máximo de 20 años. Este método se llama «recepa», y los árboles se conocen como álamos de monte bajo.
El equipo es el primero en intentar convertir todo el árbol joven —incluidas las hojas, la corteza y los tallos— en biopetróleo, un producto oleoso de origen biológico, y etanol mediante dos procesos distintos. Sus resultados, publicados este verano en dos artículos —uno en ACS Sustainable Chemistry & Engineering y el otro en Biotechnology for Biofuels— apuntan a un futuro prometedor para el uso de álamos de monte bajo como biocombustible.
«Un paso más cerca del surtidor»
«Nuestra investigación demostró que el álamo de monte bajo puede ser una buena opción para cumplir los criterios de bajo costo y alto volumen de la materia prima para biocombustibles», afirma Chang Dou, estudiante de doctorado del programa de Ciencia e Ingeniería de Biorrecursos de la Universidad de Washington y autor principal de ambos artículos. «Nuestros hallazgos son importantes para el futuro de la industria de los biocombustibles, y el objetivo final es acercar un paso más al surtidor los biocombustibles de álamo de monte bajo».
La mayoría de las investigaciones se han centrado en las astillas de madera de álamos adultos, principalmente porque la madera contiene la mayor concentración de azúcar, importante para producir etanol y sustancias químicas. Estudios anteriores muestran que las astillas de álamo son una fuente viable de biocombustible, pero los costos siguen sin cuadrar, sobre todo porque los árboles se talan una sola vez cada más de 10 años.
Además, otras partes del árbol se desperdician cuando solo se utiliza el tronco, lo que hace que el proceso sea menos eficiente y genere más residuos. Sin embargo, si se plantaran álamos muy juntos, como un cultivo agrícola, y se cosecharan árboles enteros con un ciclo mucho más corto, la operación podría ser rentable, ofrecer un retorno de la inversión rápido y resultar más atractiva para los agricultores.
Los investigadores subrayan que los combustibles alternativos deben ser económicamente viables para que los biocombustibles tengan un impacto en un mercado dominado por el petróleo.
«Tenemos incentivos ambientales para producir combustibles y sustancias químicas a partir de recursos renovables, pero por ahora no bastan para competir con los bajos precios del petróleo. Ese es el problema», afirma Renata Bura, profesora asociada de la Escuela de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad de Washington y autora principal del artículo.
Del campo al combustible
Para este estudio, los investigadores plantaron árboles en hileras muy juntas en la primavera de 2012 en Jefferson, Oregón —uno de los cuatro sitios del estudio— y los cosecharon menos de dos años después, antes de que cayeran las hojas.
Primero, el equipo comprobó si era posible convertir árboles jóvenes de álamo enteros en azúcar mediante un proceso que utiliza altas temperaturas y presión, además de enzimas, para descomponer la madera y obtener azúcar. A partir de ahí, es posible producir etanol, ácido acético, ácido láctico y otras sustancias químicas valiosas fermentando el azúcar.
Tras procesar los árboles, los investigadores descubrieron que las hojas ofrecen un rendimiento bajo y reducen la producción total de azúcar, no solo porque contienen naturalmente poca azúcar, sino también porque contienen otras sustancias químicas que dificultan el proceso de liberación del azúcar. Cuando el proceso se amplíe a escala comercial, habrá que retirar las hojas, que podrían utilizarse para otros fines, como alimento para animales.
También probaron árboles enteros de álamo del mismo terreno en otro proceso de conversión que utiliza mucho más calor —más de 500 grados Celsius— para transformar directamente el material del árbol en biopetróleo mediante un proceso llamado «pirólisis». Se está investigando cómo convertir este aceite de color marrón oscuro en un combustible para el transporte parecido a la gasolina o al diésel.
En el experimento, los investigadores descubrieron que incluir las hojas no afectaba mucho la calidad del biopetróleo obtenido. A mayor escala, los productores podrían ahorrar tiempo y dinero al no separar las hojas de las ramas y obtener un aceite de calidad similar.
Dou explica que las futuras plantas de producción de álamo podrían utilizar ambos métodos y sopesar factores como el costo actual de los materiales o el valor monetario de los productos fabricados para determinar cuál resulta más rentable.
Los álamos jóvenes utilizados en el estudio tienen propiedades similares a las de los brotes que crecerían de un tocón en una operación de recepa propiamente dicha. Con este método de poda, es posible cosechar árboles cada dos años durante un máximo de 20 años, sin el esfuerzo y el costo adicionales que implican arrancar las raíces, preparar el suelo y plantar árboles nuevos, como exigen los sistemas de plantación habituales.
En definitiva, según los investigadores, el álamo de monte bajo probablemente ofrece a los productores del noroeste del Pacífico el mejor equilibrio entre costo y fiabilidad para producir biocombustibles.
«Actualmente, estudiamos cómo cultivar álamos para obtener servicios ecosistémicos que generen ingresos», afirma Bura. «En el futuro, imaginamos una industria de base biológica que aporte múltiples beneficios ambientales, revitalice las comunidades rurales y sirva de puente hacia una industria de biocombustibles plenamente desarrollada».
La investigación de Bura forma parte del proyecto Advanced Hardwood Biofuels Northwest, financiado por el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de Estados Unidos. El proyecto busca sentar las bases de una industria de biocombustibles y de productos de base biológica en el noroeste del Pacífico, basada en materias primas de álamo.
