Por Adriana Almeida-Rodríguez
La producción de biocombustibles, para reemplazar el uso de derivados del petróleo, se ha visto desde los años setenta como una alternativa más limpia con el medio ambiente. Actualmente los biocombustibles se han adoptado como una opción para aminorar los efectos de calentamiento global que como civilización estamos causando. Uno de los acuerdos internacionales más importantes, relacionado con el cambio climático (Tratado de Río), busca la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) para el año 2020. En este acuerdo, se busca reducir en un 20% las emisiones de GEI del total emitido en 1990 [1], evitando así el aumento pronosticado de la temperatura atmosférica global en más de dos grados centígrados [2]. Si comparamos las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) producidas por los derivados del petróleo (gasolina y diesel) con el uso del bioetanol o etanol carburante, encontramos que el uso de biocombustibles puede llegar a reducir dichas emisiones hasta en un 30%. A continuación dare una breve introducción a los biocombustibles y sobre el impacto que las políticas gubernamentales de países que los producen masivamente están teniendo en la agricultura, la biodiversidad y la alimentación humana (seguridad alimentaria).
¿Qué son los biocombustibles?
Los biocombustibles son combustibles derivados de biomasa (materia viva animal o vegetal) que se pueden utilizar solos o como aditivos a los combustibles derivados del petróleo (gasolina y diesel) [3]. Los biocombustibles son generados por medio de la fermentación de material vegetal por bacterias y/o hongos (por ejemplo las levaduras). Durante este proceso natural, estos microorganismos generan dentro de sus productos metabólicos sustancias químicas que pueden ser utilizados como biocombustibles (alcoholes, alkanes, ésteres, ácidos grasos y ésteres grasos, entre otros) [4]. Actualmente, los biocombustibles más producidos y consumidos están agrupados en los bioalcoholes y los biodieseles.
Los bioalcoholes se generan por medio de la fermentación de los azúcares contenidos en materiales vegetales. Esto quiere decir, que podemos obtener bioalcoholes de cualquier tejido vegetal, pero el rendimiento en el proceso de obtención depende de la cantidad de azúcares y almidón contenidos en el tejido inicialmente [3]. Igualmente, estos alcoholes en altas concentraciones pueden ser tóxicos para los microorganismos que los producen, así que el rendimiento en la producción de bioalcoholes depende del grado de tolerancia y supervivencia de los mismos [4]. Por otro lado, los biodieseles se obtienen de aceites vegetales y/o animales (ácidos y ésteres grasos), o a partir de grasas recicladas. La ganancia neta en la producción de energía por medio de biodieseles es más eficiente que la obtenida en la producción de bioetanol (bioalcohol con tres atomos de carbono) [5].
Los bioalcoholes se generan por medio de la fermentación de los azúcares contenidos en materiales vegetales. Esto quiere decir, que podemos obtener bioalcoholes de cualquier tejido vegetal, pero el rendimiento en el proceso de obtención depende de la cantidad de azúcares y almidón contenidos en el tejido inicialmente [3]. Igualmente, estos alcoholes en altas concentraciones pueden ser tóxicos para los microorganismos que los producen, así que el rendimiento en la producción de bioalcoholes depende del grado de tolerancia y supervivencia de los mismos [4]. Por otro lado, los biodieseles se obtienen de aceites vegetales y/o animales (ácidos y ésteres grasos), o a partir de grasas recicladas. La ganancia neta en la producción de energía por medio de biodieseles es más eficiente que la obtenida en la producción de bioetanol (bioalcohol con tres atomos de carbono) [5].
Reducción en la emisión de GEI con el uso de biocombustibles
Se ha demostrado que el uso de biocombustibles puede reducir sustancialmente las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a la átmosfera comparado con sus análogos derivados del petróleo. El etanol carburante reduce emisiones en un 30% [6], el biodiesel en un 54%, y el etanol producido a partir de celulosa en un 71% [3]. Por esto, países como Estados Unidos de América (USA), China y Brasil han invertido miles de millones de dólares en investigación para la producción de estos combustibles, los cuales podrían contribuir a la reducción de las GEI [3]. En el caso de USA, se han invertido hasta el momento mas de tres trillones de dólares en la adaptación de motores y equipos para que funcionen con biocombustibles [4]. En este país la mayor producción de bioetanol se produce del grano de maíz (Zea mais) y soya (Glicine max); en Brasil, que es pionero en la producción de bioalcoholes, la mayoría del bioetanol se produce a partir de la caña de azúcar (Saccharum spp.) [7].
¿Y qué pasa con la seguridad alimentaria? ¿Más combustible y menos comida?
Tomando el caso en particular de USA, el gobierno de este país ha generado en los últimos años grandes subsidios a los agricultores para incentivarlos a cultivar maíz para la producción de biocombustibles [7]. Se espera que para el 2016, cerca del 43% de la tierra destinada a cultivo de maíz para consumo humado y animal en el 2004, sea utilizada exclusivamente para la producción de biocombustibles [8]. Estas medidas han generado que muchos agricultores hayan decidido abandonar la producción de otros cultivos importantes para el consumo humano (trigo, arroz, cebada, etc.), destinando sus tierras exclusivamente a la producción de un solo tipo de cultivo (monocultivo). Los monocultivos reducen los nutrientes del suelo y lo deterioran; al igual que al no haber diversidad en los cultivos se reducen los habitats de insectos beneficos para el control de plagas (controles biológicos) [9]. Por ejemplo, el monocultivo de maíz en la región de la cuenca del río Mississippi es fertilizado y fumigado en exceso (para incrementar producción y controlar las plagas), lo que ha generado problemas de hypoxia (bajas concentraciones de oxígeno en el agua) en la zona del Golfo de Méjico, poniendo en alto riesgo la diversidad biológica de la zona [7].
Igualmente, estas medidas gubernamentales han generado una reducción en la cantidad de maíz disponible para la alimentación, generando un aumento exacerbado en los precios al consumidor [3]. El precio por galon de maíz llegó a valer $2.16 dólares americanos en el 2007, el precio más alto pagado en los últimos diez años. De manera similar se incrementaron los precios del trigo y del arroz, debido a que los agricultores estan sembrando cada vez menos cultivos para el consumo humano. Si tenemos en cuenta que 2.7 billones de personas en el mundo vivían en el 2001 con menos de $2 dólares americanos por día, incrementos marginales en los precios de los alimentos básicos como el arroz pueden ser devastadores [10].
¿Y hay algún efecto sobre la biodiversidad?Igualmente, estas medidas gubernamentales han generado una reducción en la cantidad de maíz disponible para la alimentación, generando un aumento exacerbado en los precios al consumidor [3]. El precio por galon de maíz llegó a valer $2.16 dólares americanos en el 2007, el precio más alto pagado en los últimos diez años. De manera similar se incrementaron los precios del trigo y del arroz, debido a que los agricultores estan sembrando cada vez menos cultivos para el consumo humano. Si tenemos en cuenta que 2.7 billones de personas en el mundo vivían en el 2001 con menos de $2 dólares americanos por día, incrementos marginales en los precios de los alimentos básicos como el arroz pueden ser devastadores [10].
Si observamos el caso de Brasil, la producción de caña de azúcar para biocombustibles ha incentivado a los agricultores a talar más selva Amazónica en búsqueda de aumentar la producción de bioetanol [3]. Si hacemos un balance entre el costo ecológico y de biodiversidad, y la liberación de carbono a la atmósfera (por la tala masiva de árboles) en la producción de bioetanol de caña de azúcar en este país, el balance final es dramáticamente negativo [8]. Los estudios indican que para el 2016, Brasil habrá perdido alrededor de 2.8 millones de hectáreas de selva adicionales para cubrir la demanda de bioetanol. Adicionalmente, otros países localizados en el sudeste asiático han perdido grandes extensiones de selva tropical debido a incentivos gubernamentales para el cultivo de palma de aceite para la producción de biodieseles. En esta region, especies como el orangután (Pongo pygmaeus) se encuentran amenazadas de extinción debido a la pérdida de sus hábitats naturales [3].
¿Y cuáles opciones se pueden tomar?Ya existen algunas opciones en las que la producción de biocombustibles no compite con la producción de alimentos. Este es el caso de la producción de bioetanol a partir de plantas diferentes a los que se utilizan para el consumo humano o animal, como es el caso del desarrollo de diferentes variedades de yuca amarga con altos contenidos de almidon que pueden crecer en suelos con bajos nutrientes (Centro Internacional de Agricultura Tropical y CLAYUCA) [11]. Estas variedades de yuca ya se esta plantando en Colombia y tres a cinco hectáreas pueden llegar a producir hasta 20 mil litros de etanol por dia [12]. Igualmente se puede producir bioetanol de algas y residuos sólidos que se encuentran en las aguas negras o contaminadas [3]. También se encuentran los biocombustibles de segunda generación. Estos combustibles se producen por medio de nuevos procesos industriales más eficientes y son generados a partir de madera o pastos [8]. Actualmente se estan perfeccionando los procesos de fermentación de los biocombustibles mediante la ‘biología sintética’ (manipulando genéticamente los microorganismos que generan la fermentación) para maximizar la producción de biocombustibles [13] y poder implementar estas nuevas tecnologías a nivel mundial.
A manera de conclusiónLa producción de biocombustibles es un asunto de gran importancia social, que debe analizarse desde diferentes puntos de vista como el económico, biológico y ambiental. Los biocombustibles son una alternativa que genera menos emisiones de GEI comparados con los combustibles derivados del petróleo, siempre y cuando su producción no ponga en riesgo la seguridad alimentaria mundial y la biodiversidad. El desarrollo de políticas gubernamentales debe hacerse cuidadosamente para evitar que la producción de biocombustibles compita con la producción de alimentos. Adicionalmente, debe haber una estricta regulación en cuanto a las áreas geográficas que se van a incluir para futuras siembras de cultivos para la producción de biocombustibles, evitando talar bosques o destruyendo ecosistemas frágiles y valiosos para la conservación de la biodiversidad y la captura de dióxido de carbono (CO2).
En este contexto la biología tiene mucho que aportar, identificando opciones en el tipo de cultivos agrícolas y tecnologías apropiadas para cada país en particular, en búsqueda de una producción de biocombustibles de manera sostenible, sin afectar el medio ambiente y el bienestar humano; asi como contribuyendo en la generación de políticas enfocadas al manejo de los recursos agrícolas y naturales y al cumplimiento de los acuerdos mundiales en reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
Referencias[1]http://www.newscientist.com/article/dn18297-loopholes-in-climate-deal-could-render-it-useless.html?DCMP=OTC-rss&nsref=climate-change
[2]Williams Tim (2009) The climate change convention and Kyoto Protocol. Parliamentary Information and Research Service. LC call number: TD885.5.G73 -- W553 2009eb.
[3]Koh LP and Ghazoul J. 2008. Biofuels, biodiversity, and people: understanding the conflicts and finding opportunities. Biological conservation. 141: 2450- 2460.
[4]Keasling J. 2010. Synthetic biology for advanced biofuels. Oral presentation in the symposium: Synthetic biology for bioindustrial applications. University of Alberta. Edmonton, AB. Canada. May 21, 2010.
[5]Hill J, Nelson E, Tilman D, Polasky S, and Tiffany D. 2006. Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. PNAS. 103 (30): 11206- 11210.
[6]Scharlemann JPW and Laurance W. 2008. How green are biofuels? Science. 319: 43-44.
[7]Groom MJ, Gray EM, Townsend PA. 2007. Biofuels and biodiversity: principles for creating better policies for biofuel production. Conservation Biology (**)*:1-8. DOI: 10.1111/j.1523-1739.2007.00879.x
[8]Searchinger T, Heimlich R, Houghton RA, Dong F, Elobeid A, Fabiosa J, Tokgoz S, Hayes D and Yu TH. 2008. Use of U.S. croplands fro biofuels increases greenhouse gases through emissions from land-use change. Science. 319: 1238-1240.
[9]Landis DA, Gardiner MM, van der Werf W and Swinton SM. 2008. Increasing corn for biofuel production reduces biocontrol services in agricultural landscapes. PNAS. 105 (51): 20552-20557.
[10]Ford Runge C and Senauer B. 2007. How biofuels could starve the poor. HeinOnline. Foreign Aff. (86): 41-53.
[11] http://webapp.ciat.cgiar.org/inicio.htm
[12] http://www.elespectador.com/impreso/negocios/articuloimpreso141259-yuca-amarga-el-dulce-sabor-de-paz
[13]Ellison M. 2010. Synthetic Biology: a potent brew of biology and engineering. Oral presentation in the symposium: Synthetic biology for bioindustrial applications. University of Alberta. Edmonton, AB. Canada. May 21, 2010.