Fondef Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico

11 de Mayo, 2009.La posibilidad de obtener energía a partir de las algas de manera masiva sería una realidad en pocos años. Investigaciones en Chile y el mundo están demostrando el gran potencial de los biocombustibles originados a partir de las algas. Fondef financia tres proyectos. Fuente: Mundo Acuícola.

 

 

Hoy en día, en todo el mundo se están buscando distintas alternativas para el abastecimiento energético. Dentro de éstas, una de las opciones que más llama la atención es la de los biocombustibles, grupo dentro del cual se han dado a conocer una serie de proyectos que investigan la opción de utilizar algas como fuente energética.

 

Se entiende por biocombustible al biodiesel, bioetanol y biogas que se produce a partir de materias primas de origen agropecuario, agroindustrial o desechos orgánicos.

 

Los biocombustibles usan la biomasa vegetal y, según varios autores, su uso genera una menor contaminación ambiental y constituyen una alternativa viable al agotamiento de energías fósiles, como el gas, el carbón y el petróleo.

 

Para, director del portal www.biocombustibles.cl, José Tomás Cuadra, éstos “emiten casi la misma cantidad de dióxido de carbono que los combustibles fósiles pero, a diferencia de los últimos, el mismo es vuelto a fijar por la masa vegetal a través del proceso de la fotosíntesis. De esta forma se produce un “ciclo de carbono”, que hace que el CO2 quemado y liberado a la atmósfera, vuelva a ser fijado y el ciclo tenga como resultado un balance cero, en lo que a emisiones se refiere, no habiendo acumulación de gases. El ciclo descrito contrasta notoriamente con lo que sucede con la emisión de CO2 producido por la quema de los combustibles fósiles, en el cual el carbono liberado, fijado hace miles de millones de años, es quemado y vuelto a liberar, causando la acumulación de los mismos en la atmósfera, el efecto invernadero y el calentamiento global”, sostiene Cuadra.

 

Aquí se encuentran una serie de investigaciones que buscan optimizar las ventajas asociadas a la producción de biocombustibles, utilizando algas como materia prima.

Según Cristian Agurto, investigador del Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción, las algas, y en particular las microalgas, presentan características promisorias como potencial materia prima para la producción de biocombustibles.

 

A juicio de José Tomás Cuadra: “las algas producen aceites vegetales que se pueden transformar en biodiesel y, al contrario, (y como característica fundamental) de otros cultivos usados para la producción de biocombustibles, las algas no necesitan extensos terrenos de cultivo, ya que pueden crecer en casi cualquier espacio cerrado y de forma muy rápida, de este modo, podrían desarrollarse en cualquier localización. A nuestro parecer, se trata de una fuente de producción de energía continua, inagotable y no contaminante porque no moviliza carbono fósil, sino que utiliza el exceso de carbono (CO2) y, por ende, contribuye de esta forma a paliar el efecto invernadero y a restablecer el equilibrio térmico del planeta”.

 

Y es que la producción biomasa algal presentaría una serie de beneficios en este campo. Uno de ellos es que puede duplicarse en un lapso de entre uno y cinco días, dependiendo de la especie. Por otro lado, se usarían terrenos con áreas menores que en cultivos energéticos de productos agrícolas. Según el doctor José Luis García Fierro, del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España, CSIC, “el rendimiento en producción de biodiesel con algas es unas 300 veces superior al que se alcanza con soja y unas 25 veces al que se consigue con palma. A ello hay que añadir el tiempo record de crecimiento de las algas, de sólo unos pocos días, lo que contrasta con los tiempos de crecimiento mucho más largos de las plantas oleaginosas”.

 

En tanto, para la agencia científica australiana, CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research), Organization la producción de biodiesel y otros biocombustibles a partir de algas “podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, ayudar a la sociedad a lidiar con las futuras carencias de combustibles, y crear nuevos puestos de trabajo en áreas rurales”.

 

Gran potencial energético

Precisamente el CSIRO encabeza la investigación de este tema en Australia. En el país oceánico, el investigador de esa entidad Tom Beer, y su equipo, investigan el potencial energético de las algas. Es así como han logrado establecer un detallado análisis de los beneficios del biodiesel obtenido de estas especies acuáticas.

 

Los australianos han demostrado que, bajo condiciones ideales, es posible producir este tipo de combustible basado en biomasa algal, con un costo menor y con menos emisiones de gases de efecto invernadero que el diesel convencional.

 

Por otra parte, los investigadores oceánicos afirman que producir biodiesel a partir de algas eliminaría el problema de la competencia por el uso de la tierra, ya que las instalaciones no se montarían en las tierras de cultivo, que estarían disponibles para la producción de alimentos.

Precisamente este es la mayor crítica que plantean distintas organizaciones hacia los biocombustibles. Los científicos del CSIRO también sostienen que los centros productores de algas tienen un impacto ambiental muy bajo en comparación con las áreas campos de cultivo agrícola empleados para obtener biodiesel.

 

El estudio encabezado por Beer también indica que la creación de un centro de algas para biodiesel de 500 hectáreas de extensión, puede generar hasta 45 nuevos puestos de trabajo.

Sin embargo, el equipo australiano recalca que a pesar del interés mundial en la producción de biodiesel con este origen, se requiere más trabajo de investigación científica para poder crear una industria viable y a gran escala. “Aunque los hallazgos de este nuevo estudio son muy prometedores, todavía hay que superar retos sobre el costo, las necesidades en infraestructuras y la escala de producción requerida para hacer viables las plantas de producción de combustible basado en algas”, acota el informe del CSIRO.

 

Excelente rendimiento

Se dice que una de las ventajas de la producción de biocombustible (biodiesel o bioetanol) a partir de las algas, con relación a fuentes similares, provenientes de la agricultura, se centra en su alto rendimiento productivo. “Cuando se comparan las productividades (m3 de aceite producidos por km2 de superficie cultivada) las algas alcanzan rendimientos (m3 aceite producido por km2 cultivado) de 10.000-20.000 m3/km2, que resultan mucho más elevado que el alcanzado por la colza (120 m3/km2), la soja (40 m3/km2), la mostaza (130 m3/km2) y la palma (600 m3/km2)”, sostiene el científico español José Luis García Fierro.

 

“La producción de microalgas no compite con la agricultura tradicional, usan 99% menos agua que la agricultura convencional y pueden estar localizadas en terrenos no aptos para la agricultura como, por ejemplo, el desierto chileno. A diferencia de las plantas vasculares, en las que usualmente sólo la semilla es aprovechada para la producción de aceite, en las microalgas el organismo entero (toda la célula) puede ser aprovechado para este fin”, sostiene Cristian Agurto, del Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción.

 

“Las necesidades de tierra y agua dulce de los cultivos de biocombustibles convencionales compiten con las de la agricultura y la naturaleza. Lo que necesitamos son plantas de crecimiento rápido y fáciles de utilizar, que se desarrollen en entornos que no se utilicen para la agricultura ni la conservación”, agrega la Dra. Michele Stanley de la Asociación Escocesa de Ciencias del Mar y responsable del proyecto europeo BioMara.

 

El objetivo de BioMara, (proyecto presentado el 3 de abril en Europa) se centra en investigar el potencial de distintos tipos de algas para producir biocombustibles. El proyecto, financiado con 6 millones de euros, se enmarca en el propósito del Parlamento Europeo de conseguir que el 10% del combustible destinado a transporte por carretera proceda de fuentes renovables en el año 2020.

 

En BioMara se investigará la viabilidad de utilizar conjuntamente organismos microscópicos unicelulares, que producen combustible directamente, y algas marinas, que crecen rápidamente y se pueden recolectar para utilizar su biomasa. El proyecto se centrará en el apoyo a la producción de biocombustibles y su utilización en comunidades rurales poco accesibles. Entre los socios del proyecto se encuentran la Universidad de Strathclyde de Escocia (Reino Unido), la Queen’s University de Belfast (Reino Unido) y la Universidad del Ulster de Irlanda del norte (Reino Unido), el Instituto Tecnológico de Dundalk y el Instituto Tecnológico de Sligo (Irlanda).

 

“Las algas marinas podrían ser parte de la solución. Crecen rápidamente, aprovechan el dióxido de carbono y sus estructuras simples permiten convertirlas fácilmente en carburante”, afirma la Dra. Stanley.

 

La investigadora agrega que “las algas no parecen afectar a los recursos de agua dulce, son biodegradables y tienen un efecto despreciable si se liberan en el medio ambiente. Además, se pueden cultivar en distintos tipos de aguas, incluyendo las aguas residuales. Sin embargo, siendo realistas, los costos de instalación y operación actuales son demasiado elevados como para que el cultivo de algas pueda reemplazar a otros combustibles disponibles en el mercado”, añade Stanley.

 

“Se necesita mucha investigación y desarrollo para poder explotar el potencial de los biocombustibles obtenidos a partir de algas. Además de las algas marinas, vamos a investigar qué especies de microalgas son las más adecuadas para la producción de combustible y el cultivo a escala industrial. Durante el proyecto BioMara se investigará cada parte de la cadena de generación de energía, desde el cultivo de las algas hasta el uso del combustible en comunidades apartadas”, puntualiza Michele Stanley.

 

Chile investiga

Las universidades chilenas no se quieren quedar atrás en este verdadero impulso por obtener energía a partir de las algas. Actualmente se están realizando tres proyectos relacionados directamente con este tema. El primero de ellos es el Proyecto Fondef D06I1021 “Optimización y mejoramiento biotecnológico de las condiciones de cultivo de la microalga verde botry Ococcus braunii para la obtención de bio-hidrocarburos”.

 

Según Mariella Rivas, investigadora principal del proyecto –ver entrevista- “la idea del proyecto es manejar los factores bióticos y abióticos que rodean la microalga, es decir, las condiciones de cultivo, temperaturas, condiciones de pH, para que a la larga logren el máximo crecimiento. Ese es su principal objetivo, ya que en los lugares en que se ha intentado cultivar la microalga no han logrado masificar su producción. La microalga crece lento, en principio, “tardaba cerca de 40 días en llegar a su crecimiento completo, nosotros manejando variables logramos tener un cultivo en 15 días”, señala Rivas.

 

También están trabajando en esta materia la Universidad de Tarapacá y la Corporación de Educacional La Araucana, instituciones que se encuentran desarrollando el Proyecto Fondef D06I1099, “Desarrollo de un paquete tecnológico para producir bioenergía a partir de algas”.

 

El presente proyecto plantea la diversificación de la matriz energética utilizando algas como fuente de materias primas alternativas, mediante dos fuentes: por medio de la extracción de aceite desde microalgas, probando un método eficiente (tecnología de CO2 supercrítico) que permita su utilización por empresas emprendedoras que pretendan ingresar en el negocio de aceite y/o del biodiesel. La segunda manera de utilizar algas que plantea el proyecto se basa en la obtención de etanol a partir de microalgas, mediante el proceso de fermentación.

 

El tercer proyecto chileno es el Fondef D07I1063 “Manejo Biotecnológico de Microalgas Oleaginosas Nativas para la obtención de Biodiesel”, a cargo del Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción. El proyecto es liderado por la Dra. Patricia Gómez y el Dr. Cristian Agurto, investigadores que tienen como objetivo seleccionar microalgas para que tengan el mayor rendimiento en aceites susceptibles a ser transformados en biodiesel.

 

El proyecto pretende establecer las bases para el escalamiento industrial de la producción de biodiesel a partir de microalgas, mediante la optimización de técnicas y procesos a tres niveles: biotecnología aplicada a la selección y caracterización de cepas de microalgas oleaginosas nativas, ingeniería de cultivo e ingeniería química.

 

¿Neumáticos de algas?

El potencial de las algas es tan grande, que no sólo se está investigando su potencial para producir biocombustibles. Las algas también podrían convertirse en un futuro en parte de la materia prima de biocaucho, destinado a producir neumáticos, gracias a una investigación desarrollada por la Universidad de Girona, España. La famosa empresa italiana Pirelli es la que promueve esta investigación y se quedó con la patente, aunque todavía no tiene prevista su comercialización.

 

Este nuevo material superó las pruebas estándar habituales en los cauchos que se utilizan en la fabricación de neumáticos sobre densidad, dureza, resistencia al rasgado, atracción, viscosidad o calentamiento, entre otras mediciones, y contrastaron que en todos los parámetros mantenían sus propiedades según las normativas de seguridad.

 

La investigación se basa en que las algas contienen polisacáridos, que permiten sustituir la sílice amorfa, con el beneficio añadido de que es una materia prima sin costo alguno, mientras que la sílice cuesta 1,06 euros por kilo. Se trataría de recoger las algas, dejarlas secar y molerlas hasta un diámetro de 200 micrómetros, ya que es fundamental que el polvo obtenido sea fino para asegurar su dispersión en el biocaucho.

 

El proceso no requiere, desde el punto de vista técnico, ninguna modificación de las instalaciones de producción existentes y, además, supondría un ahorro del 10% en la producción de biocaucho, a lo que se añadiría la reducción de costos energéticos derivados del proceso industrial. El alga se utiliza como material de refuerzo, es decir, no sustituye la totalidad de la sílice, sino entre un diez y un veinte por ciento, porcentajes en los que se comprueba que este material no compromete las propiedades mecánicas del caucho.

 

¿Qué son lo biocombustibles?

Según el portal www.biocombustibles.cl se entiende por biocombustibles, al biodiesel, bioetanol y biogas que se produzcan a partir de materias primas de origen agropecuario, agroindustrial o desechos orgánicos. Los biocombustibles usan la biomasa vegetal, sirviendo de fuente de energía renovable para los motores empleados. Su uso genera una menor contaminación ambiental y son una alternativa viable al agotamiento ya sensible de energías fósiles, como el gas y el petróleo, donde ya se observa incremento sostenible en sus precios.

 

Es importante destacar que los biocombustibles son una alternativa más, en vistas a buscar fuentes de energías sustitutivas, que sirvan de transición hacia una nueva tecnología (como el hidrógeno). Los biocombustibles derivan de un sin número de productos agropecuarios, como también de los productos forestales.

 

Los biocombustibles desarrollados a partir de estos productos pueden ser utilizados en los motores convencionales sin cambios de consideración, ya que solamente, y debido a su poder diluyente, sólo requieren –de ser necesario- el reemplazo de las mangueras de conducción del combustible por elementos no fabricados sobre la base de caucho o espuma de poliuretano.

 

 

Ventajas de la producción de biocombustibles en Chile

– Creación de nuevos puestos de trabajo.

– Incremento de la actividad económica.

– Reducción de la dependencia del petróleo.

– Promover el desarrollo de energías alternativas y fundamentalmente el cuidado del medio ambiente.

– Una potencial solución al problema energético del país.

Fuente: www.biocombustibles.cl

 

 

Niveles de producción anual de volumen de aceite por km2.

– Soya : 40 m3/km2.

– Colza : de 100 a 140 m3/km2.

– Mostaza (Brassica nigra): 130 m3/km2.

– Aceite de palma: 610 m3/km2.

– Algas : De 10.000 a 20.000 m3/km2.

Fuente : Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España, CSIC.

 

Pruebas en barcos y aviones

El entusiasmo por utilizar biocombustible elaborado a partir de algas también ha llegado a las industrias naviera y aeronáutica. En el caso de la primera, en el mes de julio del 2007, un buque de la compañía pesquera argentina Harengus, zarpó de Puerto Madryn impulsado con 5000 litros de biodiesel producido a partir del aceite de microalgas y desechos de merluza y calamar. El biodiesel fue elaborado por el Centro de Energías Alternativas de Chubut, Argentina. El combustible utilizado tenía un 70% de combustible fósil y un 30% de biocombustible.

 

En cuanto al sector aeronáutico, el 7 de enero de 2009 se concretó el primer vuelo de un avión propulsado con una mezcla de biodiesel derivado de algas y combustible. La aeronave, un Boeing 737-800 de la compañía Continental Airlines, completó un trayecto de 90 minutos por el golfo de México. La prueba fue la última de una serie de experimentos de la industria aeronáutica, que espera poder aplicar biocombustibles en cinco años. Según fuentes de la aerolínea norteamericana, durante el vuelo el avión cumplió con todos los requerimientos de desempeño que un jet impulsado por combustible tradicional.