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03/04/2014  
Biotecnología para la producción de energía

La biotecnología ofrece diversas y atractivas alternativas para la producción de energía y para mejorar la eficiencia en su utilización a la vez que valoriza residuos urbanos, forestales o subproductos de determinadas industrias, reduciendo su impacto ambiental. Algunos procesos biotecnológicos para la producción de energía pueden considerarse 'clásicos' dentro del estado del arte, como puede ser la producción de biogás a partir de aguas residuales, mientras que otros son objeto de investigación en la actualidad.


AUTOR | Mercedes Ballesteros. Jefe Unidad de Procesos Biotecnológicos para la Producción de Energía / Javier Dufour. Jefe Unidad de Análisis de Sistemas / Félix Marín. Responsable de Desarrollo y Transferencia de Tecnología del Instituo IMDEA Energía



Una de las aplicaciones de la biotecnología al campo energético es la producción de biocarburantes sostenibles. Bajo este término se recoge un amplio abanico de productos resultantes de procesos muy diversos y con un grado de desarrollo muy diferente, algunos están todavía en etapa experimental, mientras que otros se comercializan desde hace décadas.

La producción mundial actual de biocarburantes está basada, mayoritariamente, en tecnologías de primera generación que utilizan como materia prima biomasas azucaradas o granos de cereal, para la producción de etanol, y semillas oleaginosas como soja, colza o palma para la producción de biodiesel, cuyos costes están regidos por los precios alimentarios. Estas tecnologías, en muchos casos, no ofrecen soluciones competitivas desde el punto de vista de su coste y su utilización sólo es viable si se aplican sistemas de ayudas. Por lo tanto, es necesario seguir mejorando los procesos de transformación consiguiendo mayores rendimientos y mejorando la calidad de los co-productos con el fin de conseguir tecnologías más competitivas desde el punto de vista económico y energético. Las vías de desarrollo se basan tanto en el campo de la biotecnología, enfocada al proceso de producción de la biomasa, las características de ésta y la producción de energía con procesos tipo fermentación u otros, como en el campo de la química, que se centra en la conversión de la biomasa por vía catalítica, pirolisis, etc. en productos que se puedan utilizar con mayor facilidad utilizando las tecnologías actualmente existentes, guiados siempre por los análisis de sostenibilidad.

En este contexto, el desarrollo de tecnologías de segunda o tercera generación para la producción de biocombustibles, que utilizan biomasa lignocelulósica o microalgas, respectivamente, se vislumbran como las opciones más prometedoras para contribuir a mejorar la competitividad económica, social y medioambiental de estos productos. Las tecnologías de segunda y tercera generación triplican la producción por hectárea y, a diferencia de las de primera generación, no compiten con la producción de alimentos. Además, aunque la mayor parte de los estudios científicos coinciden en que los biocarburantes de primera generación suponen menores emisiones de gases de efecto invernadero (entre un 35 y un 50%), los biocarburantes producidos usando tecnologías de segunda generación podrían disminuirlas prácticamente al 100%.

En este contexto, la biotecnología es un instrumento esencial para mejorar tanto el coste de la materia prima como los procesos de transformación. Además de los avances biotecnológicos en la producción agrícola (semillas modificadas genéticamente resistentes a enfermedades y adaptadas a medioambientes que eviten la competencia por el uso de la tierra con el sector alimentario), existen importantes aplicaciones de la biotecnología industrial para avanzar en el desarrollo de las tecnologías de producción de biocombustibles de segunda y tercera generación.

Una interesante alternativa es la valorización de los residuos lignocelulósicos para la producción de etanol, que puede utilizarse directamente como aditivo o en sustitución de las gasolinas. En este campo, la aplicación de las herramientas de la biotecnología moderna (ingeniería genética, ingeniería metabólica, proteómica) para el desarrollo de enzimas y levaduras adecuadas para la transformación de los carbohidratos contenidos en la biomasa lignocelulósica a etanol está permitiendo avanzar de manera significativa hacia la comercialización de estas tecnologías. Las investigaciones actuales se orientan a producir todas las enzimas requeridas para la descomposición de la celulosa y la hemicelulosa en azúcar y reducir el coste del cóctel enzimático. En cuanto a la etapa de fermentación, la investigación está orientada al desarrollo de un microorganismo fermentativo de uso industrial capaz de cofermentar con buenos rendimientos todos los azúcares presentes en la biomasa lignocelulósica.

En los últimos años ha surgido un creciente interés en la investigación de la producción de biocombustibles a partir de microalgas, ya que pueden ser fuentes potenciales de energía renovable, transformando sustancias residuales en biomasa útil. La selección de cepas de microalgas nativas y mejoradas genéticamente para la producción masiva de biocarburantes, ya sean orientados a su utilización en motores de ciclo Otto o de ciclo Diésel, el desarrollo de las tecnologías de cultivo y de los procesos de conversión (extracción, pretratamiento, transformación), son las áreas en las que la biotecnología industrial puede hacer avanzar el desarrollo comercial de estos productos.

Un aspecto fundamental de los sistemas comentados anteriormente es asegurar su viabilidad y sostenibilidad, es decir, no sólo detenerse en estudiar sus resultados económicos o técnicos, sino verificar su desempeño ambiental y social. Para alcanzar resultados reales es necesario aplicar un enfoque de ciclo de vida, donde se determinen todos los impactos en cada una de las fases que la componen (desde la adquisición de materias primas hasta su fin de vida tras la utilización). Así, es necesario confirmar que los balances energéticos son positivos, esto es, que se produce más energía que la que se consume en todo el ciclo de vida y que esto se alcanza minimizando los impactos ambientales. Por ello, las herramientas de análisis de ciclo de vida se consideran fundamentales para este fin y, especialmente, para identificar las barreras que dificultan el desarrollo de estos biocarburantes o bioenergía.

El Instituto IMDEA Energía ha organizado una Jornada Internacional sobre Biotecnología para la Producción de Energía que se celebrará en su auditorio, en el Parque Tecnológico de Móstoles, el día 6 de mayo de 2014.

Durante la jornada prestigiosos ponentes nacionales y europeos analizarán el marco europeo y español para el desarrollo de los biocombustibles y los bioproductos y el papel de la biotecnología para logar los objetivos de reducción de la dependencia de los combustibles fósiles y de mejora de la sostenibilidad económica y medioambiental de la producción primaria y de las industrias de transformación. Se expondrá el estado de la investigación y desarrollo en la utilización de microalgas y los sustratos de naturaleza lignocelulósica para la obtención de energía y bioproductos y los avances que gracias a la biotecnología se están produciendo en esta área. También se realizará una visita a la planta piloto de producción de microalgas de IMDEA Energía.

Este esfuerzo de investigación va permitiendo paulatinamente el desarrollo de tecnologías cada vez más eficientes, económicas e integradas en los retos sociales que se acercan a los objetivos últimos de conseguir una energía más limpia y reducir los residuos urbanos, forestales e industriales.



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1 comentario



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   :v | 20/06/2018   Madrid, España
 
Le falta recalcar el contenido que es realmente importante, la energía, falto consistencia, pero aun así esta bien. :v
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