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Combustibles a base de algas listos para florecer
Los precios relativamente altos del petróleo, los avances tecnológicos y el mayor énfasis de la administración Bush en los combustibles renovables están atrayendo un nuevo interés en una fuente potencialmente rica de biocombustibles: las algas. Varias nuevas empresas están demostrando nuevas tecnologías y lanzando grandes esfuerzos de investigación destinados a reemplazar cientos de millones de galones de combustibles fósiles para 2010 y mucho más en el futuro.
Las microalgas cultivadas en los desiertos del suroeste, como las que se muestran aquí, podrían resultar una gran fuente de combustible renovable.
Las algas producen aceite de forma natural. Las algas crudas pueden procesarse para producir biocrudo, el equivalente renovable del petróleo, y refinarse para producir gasolina, diesel, combustible para aviones y materias primas químicas para plásticos y medicamentos. De hecho, se puede procesar en las refinerías de petróleo existentes para producir casi cualquier cosa que se pueda hacer a partir de petróleo crudo. Este es el enfoque adoptado por las startups Solix Biofuels, con sede en Fort Collins, CO, y LiveFuels, con sede en Menlo Park, CA.
Alternativamente, las cepas de algas que producen más carbohidratos y menos aceite pueden procesarse y fermentarse para producir etanol, y las proteínas sobrantes se utilizan para la alimentación animal. Este es uno de los usos potenciales de las algas producidas por la startup GreenFuel Technologies Corporation, con sede en Cambridge, MA.
El potencial teórico es claro. Las algas se pueden cultivar en estanques abiertos o sellar en tubos transparentes, y pueden producir mucho más aceite por acre que la soja, una fuente de aceite para biodiesel. Las algas también pueden limpiar los desechos procesando el nitrógeno de las aguas residuales y el dióxido de carbono de las centrales eléctricas. Es más, puede cultivarse en tierras marginales que no sirven para cultivos ordinarios y puede utilizar agua de acuíferos salados que no es útil para beber ni para la agricultura. Las algas tienen el potencial de producir una gran cantidad de aceite, dice Kathe Andrews-Cramer, investigadora líder técnica de biocombustibles y programas de bioenergía en Sandia National Laboratories, en Albuquerque, Nuevo México. Sin duda, podríamos reemplazar todo nuestro combustible diesel con aceites derivados de algas, y posiblemente reemplazar mucho más que eso.
Sin duda, el uso de algas para combustibles líquidos se ha estudiado ampliamente en el pasado, incluso a través de un programa en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) que se ejecutó durante casi una década. En ese momento, los resultados no fueron alentadores. El programa NREL se terminó en 1996, en gran parte porque en ese momento los precios del petróleo crudo eran demasiado bajos para que las algas pudieran competir.
Pero Eric Jarvis, un científico de NREL, dice que ha cambiado lo suficiente como para que los investigadores de NREL esperen reiniciar el programa dentro de los próximos seis meses a un año. Cuando se canceló el programa en 1996, los precios del petróleo eran relativamente bajos. Los precios más altos del petróleo en la actualidad facilitarán la competencia de las algas. Aún así, Jarvis advierte que hay que tener cuidado porque hay mucha publicidad en este momento.
Los avances biotecnológicos de la última década podrían ayudar. Las nuevas tecnologías genómicas y proteómicas facilitan la comprensión de los mecanismos implicados en la producción de aceite de algas. Uno de los desafíos a los que se han enfrentado los investigadores es que, si bien algunos tipos de algas pueden producir grandes cantidades de aceite (hasta el 60 por ciento de su peso), solo lo hacen cuando están hambrientos de nutrientes. Pero cuando están hambrientos de nutrientes, pierden otra de sus características atractivas: su capacidad para crecer y reproducirse rápidamente. Los investigadores esperan comprender los interruptores moleculares que causan una mayor producción de aceite, con la esperanza adicional de activarlo sin matar de hambre a las algas. Esto podría aumentar drásticamente la producción de petróleo y hacer bajar los precios.
Una mejor comprensión de la biología puede ayudar a los investigadores a abordar otro problema. La forma más barata de cultivar algas es en estanques abiertos. Pero los estanques abiertos llenos de nutrientes invitan a otras especies a tomar el control, compitiendo con las algas y reduciendo la producción. LiveFuels, que está financiando y coordinando la investigación en su propio laboratorio y en los de Sandia y el NREL, espera crear ecosistemas de algas que resistan a estos invasores al garantizar que todos los nutrientes se conviertan en formas que las algas puedan usar fácilmente, dice David Kingsbury. , presidente del consejo científico asesor de la empresa.
Pruebas recientes de un sistema a base de algas desarrollado por GreenFuel, que, a diferencia de LiveFuels, está desarrollando biorreactores cerrados, mostraron que podría capturar alrededor del 80 por ciento del dióxido de carbono emitido por una planta de energía durante el día cuando hay luz solar disponible. Aunque este dióxido de carbono se liberará más tarde cuando el combustible se queme en los vehículos, el dióxido de carbono habría ingresado a la atmósfera de todos modos. Reutilizarlo en combustibles líquidos renovables permite evitar la liberación de dióxido de carbono de los combustibles fósiles, disminuyendo así las emisiones totales.
El creciente interés en regular las emisiones de dióxido de carbono también podría ser de gran ayuda para los combustibles de algas. Si hay un impuesto al carbono, u otra forma de ganar dinero básicamente mediante la captura de dióxido de carbono, eso definitivamente podría afectar la economía, dice Jarvis. Pero John Lewnard, vicepresidente de desarrollo de procesos de GreenFuel, dice que la empresa cree que puede alcanzar precios competitivos sin impuestos al carbono.
Pero por ahora, reducir los costos significará superar muchos obstáculos técnicos. Claramente, [producir combustible a partir de algas] se puede hacer, dice Lissa Morgenthaler Jones, CEO de LiveFuels. La única pregunta es si podemos hacerlo de forma económica. Y la única forma en que lo averiguaremos es si lo hacemos, si realmente salimos, lo ponemos en marcha, gastamos algunos millones en ello y lo hacemos realidad.
Hay mucho interés federal en estos días. En su discurso sobre el estado de la Unión, el presidente Bush estableció un objetivo ambicioso de reemplazar el 20 por ciento del consumo de gasolina en los Estados Unidos para 2017, principalmente mediante la producción de 35 mil millones de galones de combustibles renovables. Lograr esos objetivos será un desafío. En este momento, los biocombustibles provienen de cultivos alimentarios como la soja y el maíz; La demanda de maíz para producir etanol ya está elevando los precios de los alimentos básicos y alimentando protestas en México. Una alternativa a las fuentes de alimentos son los materiales celulósicos como astillas de madera, pasto y tallos de maíz, que son más abundantes que el grano de maíz. Pero estos requieren métodos de procesamiento especiales y, aunque algunas de estas técnicas se han demostrado en plantas pequeñas, aún no se han probado comercialmente.