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Boom de algas para Biocombustibles. Patricio Cavie...

Boom de algas para Biocombustibles. Patricio Cavieres

Según la Revista Biodiesel de Brasil,  no hay que dejarse engañar por el tamaño de las microalgas, ya que en un futuro próximo, éstas pueden llegar a desempeñar un papel muy importante en la industria de biodiesel en el mundo.

Las microalgas, son algas unicelulares  que componen la base de la cadena alimenticia en los oceanos, lagos y  ríos (Plancton). A pesar de ser microscópicas, el proceso de fotosíntesis de éstas es 30 a 40 veces mas eficiente en convertir la luz solar en materia orgánica comparadas con las plantas terrestres.

Desde hace años las algas se utilizan para la obtención de medicamentos, cosméticos y alimentos. Sin embargo,  mas recientemente se ha podido comprobar su potencialidad para la producción  de biocombustibles, sobretodo por su mayor contenido en lipidos.

Si bien  se han identificado mas de  cien mil especies  de microalgas, se estima que por lo menos un setenta por ciento de éstas producen aceite, el cual  se puede destinar a la elaboración de biodiesel.

Dentro de ellas,  se destacan por ejemplo las especies Nannochloropsis sp., Neochloris sp. y   Schizochytrium sp. , cuyo rendimiento en lipidos es entre el 31 y 77 % (Chisti, 2007).

Una de las características mas sobresalientes de las  microalgas es que  se multiplican en forma espantosamente rápida (exponencial) y continua,  de esta manera  la productividad por superficie es muy elevada. Entre éstas,  hay dos especies en particular que  casi triplican la propia masa en 24 horas, como son  Monoraphidium  sp y Chaetoceros sp. 
Segun el Profesor Donato Aranda de la Universidad Federal de Rio de Janeiro, una de las vedettes de microalgas que está fascinando tanto a los biólogos como ingenieros es la especie Botrycoccus brauniique a través de su metabolismo  además de trigliceridos, produce directamente hidrocarburos. En esta especie el contenido de aceite es entre 25 a 75%.(Meng et al.)

Aunque se ha especulado bastante sobre la productividad de las algas, según una publicación reciente  del Depártamento de Energía de EEUU, en base a las determinaciones realizadas por el Dr. Chisti, los rendimientos pueden alcanzar  entre los 9,3 a 37,3 mil lts.aceite/ha/año. Comparando estos rendimientos con la productividad de soya, cultivo que mas se utiliza para la produccion de biodiesel en el mundo,  el rendimiento  de las algas es 19 a 75 veces superior. Con respecto a raps, una hectárea de  algas produciría 7 a  29 veces mas  aceite  que esta oleaginosa.

Ademas de las ventajas señaladas anteriormenete habría que agregar que, como tienen una producción continua, se pueden recolectar durante todo el año, pudiéndose cultivar en suelos que no tienen uso agrícola, con agua salada o dulce  y en una variedad de climas (desiertos). Por ultimo,  presentan  gran capacidad para capturar CO2, el que es su principal  alimento.

Comparando la capacidad de remoción de carbono de la atmósfera por  microalgas,  con plantaciones de eucalipto (*), ésta especie forestal  tiene una tasa de secuestro de 2,9 a 27,3 ton.C/há/año, mientras que las microalgas presentan una  tasa de secuestro de 24 a 190 ton. C/há/año (*) Según P. de Conceicao et al. 2009,  UFV, MG, Brasil.

No obstante, para lograr las mejores condiciones de crecimiento y productividad de las algas, además de CO2 y luz solar, éstas necesitan algunos nutrientes como nitrógeno, fósforo, etc.. Se ha podido observar que la composición de lipidos, puede ser estimulada sometiendo a las algas a un “stress” por restricción de algunos nutrientes en su dieta, como el sumunistro de N por ejemplo.

Como las algas son voraces en capturar el CO2, existe mucho interés en desarrollar el cultivo   en áreas cercanas a  plantas termoeléctricas a carbón o fábricas de cemento, de esta manera se pueden  alimentar con las emisiones de éstas,  contribuyendo de esta forma a mitigar el calentamiento global  del planeta.  Se estima que una termoelectrica a carbon emite cerca de 1 kilo de CO2/kWh.

La tecnología para la producción de algas comenzó a desarrollarse en EEUU  a través del Programa de Especies Acuáticas (*) durante la década del 70 para responder a los desafios de la crisis del petróleo, pero con el objetivo original de obtención de  hidrógeno. Después de 20 años de investigación, este programa identificó aproximadamente 300 especies de algas que presentan un buen potencial productivo.  Concluido el programa, esta colección fue transferida a la Universidad de Hawai,  la cual junto a otras dos universidades de EEUU,  esta participando en el  proyecto de la compañía Cellana (Joint venture  de Shell con HR Biopetroleum)  para instalar en Hawai una  planta piloto de 2,5 hás en 2010 y  una planta de producción comercial de 1.000 has en 2014.

(*) Programa desarrollado por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) dependiente del DOE.

De acuerdo a la tecnología desarrollada hasta ahora, el cultivo de microalgas se puede realizar en sistemas abiertos (estanques o piscinas), en sistemas cerrados (tipo invernadero), raceways y en fotobioreactores (FBR). Estos últimos se consideran mas adecuados  ya que permiten un control muy efectivo de las condiciones de cultivo (Luz, CO2,  T° y nutrientes). Asimismo se protege  al cultivo de riesgos de la contaminación por microrganismos. Como es lógico  a  medida que aumenta la complejidad del cultivo, el costo de la  infraestructura es mas elevada,  aunque también es más productiva.  En realidad, los dos mayores problemas que tiene el proceso de  producción de microalgas y que comprometen más recursos,  están asociados con la cosecha o recolección  para retirarlas del agua y luego  para extraer el aceite.

Entre las compañías  de EEUU que están desarrollando  la tecnologia  para la  producción de biodiesel de microalgas se pueden citar entre otras a Petrosun (una de las compañías pioneras) Solazyme, en una alianza con Chevron, Petro Algae, GreenFuel, Aurora Biofuels, etc.

Un comentario especial merece Sapphire Energy de EEUU,  fundada en 2007 em San Diego,  la cual está desarrollando la tecnología para producir lo que se llama  “Petróleo Verde” (Green crude) a partir de microalgas. Entre los inversionistas de Sapphire estaCascade (*) que recientemente  inyectó   US$ 50 millones a este proyecto. Según Tim Senk  de Saphire,  en los próximos 5 años esta empresa  pretende producir 10.000 barriles de petróleo verde por día en una planta que se construirá  en Nuevo Mexico, EEUU.

(*) Compañía de Inversiones de Bill Gates, accionista de  “Pacific Ethanol”, con  5 plantas de etanol en EEUU.

Como se señalaba con anterioridad, Sapphire pretende producir directamente hidrocarburos a partir de microalgas en vez de trigliceridos (lípidos), lo que la diferencia del resto de las tecnologías que están desarrollando la mayoría de las compañías en el mundo.

Dentro de los proyectos mas interesantes, está el de   Exxon Mobil de EEUU – la mayor empresa petrolera del mundo-  que en julio de este año  ha comunicado que invertirá US$ 600 millones en un gran proyecto de microalgas a través de un joint venture con la empresa de biotecnología Synthetic Genomics, cuyo Fundador, Chairman y CEO es  J. Craig Venter (Padre del  Genoma Humano). El objetivo de este proyecto investigar y desarrollar biocombustibles a partir de  algas fotosintéticas.

Entre otras compañías fuera de EEUU, se destaca Algatech de Israel,  empresa fundada  en 1999  para desarrrollar la producción y comercialización de Astaxantina (un poderoso antioxidante) y otros productos derivados de microalgas, destinadas a la industria de cosméticos y alimentos. Esta compañía tiene  una alianza con Green Fuel de EEUU.

Si bien la mayor cantidad de I & D de biocombustibles a partir de algas se está realizando en EEUU,  hay numerosas inciativas en otros países como Australia, Nueva Zelandia, Japón, China  y algunos países de la Unión Europea. En Sudamérica se destaca Oil Foxde Argentina con proyectos en Chubut  y Buenos Aires. En Brasil, uno de los proyectos es del  empresario Eike Batista (*) a través deMPX Energía  que destinará  100 hectareas a la producción de algas en  Ceara para capturar el CO2 de la Termoeléctrica a carbón de Pecém El otro  proyecto corresponde a Algae Biotecnología de Sergio Goldenbergadquirida recientemente por Ecogeo, que tiene el objetivo de desarrollar  la tecnología para  uso comercial en los próximos tres años. Por ultimo, Petrobras Biocombustibles a través deCenpes tambien está incursionando en esta area,  en una alianza con dos Universidades de ese país.

(*) Eike Batista, tiene un proyecto en Chile para construir 4 Plantas Termoelectricas a carbón y una Planta Desalinizadora de Agua de Mar en  la Hacienda Castilla localizada en la III Región.

En el caso particular de etanol de algas, Biofields de México, tiene un proyecto de producción en el Estado de Sonora con tecnologia”Direct to Ethanol”desarrollada por Algenol (*) de  EEUU.  

(*) Algenol con Dow Chemical tiene un proyecto de producción de plasticos a partir de etanol en Brasil y EEUU.
Es necesario comentar que el 7 de enero de 2008, la Compañía de Aviación “Continental Airlines” realizó durante 2 horas en Houston, EEUU el primer vuelo comercial del mundo con  una mezcla de biocombustible  elaborado a partir de aceite de microalgas y de jatropha.

Por último, debido a la importancia que está tomando la producción de biocombustibles a partir de microalgas en EEUU, el Depto de Energía destinó este  año US$ 85 millones para I & D.

Conclusiones.

El cultivo de microalgas es una fuente  promisoria para la producción de biodiesel  ya que presentan una capacidad de producción de aceite por superficie significativamente superior a cualquier especie vegetal cultivada en tierra.

Considerando las numerosas ventajas que poseen las microalgas, no cabe la menor duda que el biodiesel a partir de esta especie  deberá ser la solución ideal en un futuro próximo para substitución del diesel de petroleo usado en transporte, generación de energía eléctrica y otras areas.

No obstante lo  anterior, de acuerdo a la elevada  inversión en infraestructura (Fotobioreactores por ejemplo) que exige esta nueva generación de biocombustibles  y la complejidad del proceso de producción,  su costo  en la actualidad es 10 a 30 veces superior a los biocombustibles convencionales. Además como el proceso de producción consume mucha energía y presenta  un balance energético negativo, a corto plazo no es viable la producción comercial biodiesel de algas.
Sin embargo, debido a la enorme investigación y desarrollo que están realizando mas de 70 compañías, 5 empresas petroleras y numerosas universidades en el mundo,  se prevee que en los próximos años se reducirán los costos y éstos serán cada vez más competitivos con los combustibles fósiles. En este nuevo escenario, el biodiesel a partir de microalgas será el combustible con mas chances para sustituir .el biodiesel producido con soya, raps, jatropha y palma.
En virtud de lo expuesto y considerando el enorme potencial que tiene Chile  en esta materia, el próximo Gobierno debe impulsar la producción de biocombustibles  a partir de algas. A nuestro juicio,  no tiene sentido continuar invirtiendo en investigación y desarrollo  de biodiesel de segunda generación, ya que é stos no podrán competir con esta nueva generación obtenida a partir de microalgas,

Patricio Cavieres Korn
Presidente de la Comisión de Agroenergía del
Colegio de Ingenieros Agrónomos de Chile, AG.
Miembro de la Asociación de Ingenieros en Energía de EEUU


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