Tecnología

Existen diferentes procesos para producir bioenergía que van desde el uso convencional de la biomasa a través de la quema de leña para generar energía para cocinar pasando por los procesos de producción masivos en donde los cultivos de azúcar y almidón son transformados en etanol hasta tecnologías más avanzadas que incluyen la gasificación de astillas de madera para la producción de combustible para el transporte. El proceso para producir combustible a partir de materiales de biomasa dependerá de una serie de factores, incluyendo la materia prima utilizada, la tecnología de conversión aplicada y el vector energético deseado. 

Materia Prima

AFP/PORNCHAI KITTIWONGSAKULEl desarrollo de bioenergía se encuentra estrechamente relacionado con el tipo de biomasa o materia prima que puede ser usada o convertida en energía. Cada materia prima posee sus ventajas y desventajas de acuerdo con la cantidad de material energético utilizable, las zonas en las cuales puede ser cultivado, el nivel de insumo energético requerido, la intensidad del uso de recursos naturales (tierra y agua) y la competencia con lo producción de cultivo para alimentos. Las fuentes de biomasa para la producción de bioenergía incluyen cultivos agrícolas convencionales como la caña de azúcar, remolacha azucarera, maíz, mandioca, trigo, cultivos oleaginosos como la soja, la colza, la jatropha y materias lignocelulósicas producidas a partir de cultivos herbáceos de corta rotación y de residuos agrícolas y leñosos.

Procesamiento
La conversión de biomasa en combustibles o energía se lleva a cabo a través de procesos bioquímicos o termoquímicos. La diversidad de opciones tecnológicas dependerá de la eficiencia energética, requerimientos de la materia prima, costos de instalación, emisiones de carbono, intensidad de mano de obra o cualquier rango de comparaciones entre costos y beneficios. El potencial para el uso de subproductos de mercados locales en las cadenas de producción también puede ser explorado.

Tecnologías de primera generación versus tecnologías de segunda generación

FAO/A.ContiLas tecnologías de procesamiento de biomasa se clasifican en dos grandes grupos: de primera y de segunda generación. Las tecnologías de primera generación incluyen transesterificación de cultivos oleaginosos, fermentación de cultivos de almidón y de azúcar  para la producción de biocombustibles líquidos, fermentación anaeróbica de residuos orgánicos para generar biogas, combustión de materiales orgánicos para la recuperación de calor o sistemas combinados de calor y energía para la producción tanto de calor como de energía eléctrica. La tecnología avanzada o de segunda generación se refiere a la conversión de materia lignocelulósica en combustibles. Dichas tecnologías incluyen una variedad de alternativas que van desde la producción enzimática de etanol lignocelulósico, combustibles de syngas, biocombustibles de pirolisis oleaginosa hasta la gasificación, entre otras. Estas tecnologías aun no son viables económicamente y algunos aspectos técnicos aun se encuentran en desarrollo

Investigación y desarrollo de cultivos para la producción de bioenergía y tecnologías de conversión
La producción de biocombustibles líquidos utilizando tecnología de primera generación recientemente ha acaparado mucha atención debido a que utiliza como materia prima cultivos alimentarios. Este hecho ha incrementado la necesidad de identificar el potencial agronómico de cultivos bioenergéticos alternativos que incluyan cultivos oleaginosos no comestibles como la jatropha, la jojoba, la karanja y el ricino. Dichos cultivos pueden ser cosechados en tierra no idónea para los cultivos alimentarios. Otros cultivos incluyen el sorgo azucarado que como cultivo polivalente puede producir alimentos bajo forma de granos y combustible bajo forma de etanol que deriva del procesamiento del líquido del tallo y forraje de sus hojas y del bagazo.

El desarrollo de tecnologías de segunda generación ofrece la oportunidad de aumentar el tipo de materia prima y de aprovechar las fuentes lignocelulosicas no utilizadas. También facilita el uso de tierras no aptas para cultivo alimentarios para cultivos energéticos. Estas tecnologías ofrecen una producción más eficiente ya que utilizan una mayor cantidad de la biomasa para la producción de bioenergía que la materia prima de primera generación. Es necesario aumentar la investigación y el desarrollo de las tecnologías de conversión bioenergética para superar los barreras técnicas y lograr que se conviertan en opciones viables.

Biotecnología aplicada a la producción de bioenergía
Muchas herramientas de biotecnología están siendo aplicadas con diferentes propósitos en la agricultura (mejoramiento genético de variedades de plantas y poblaciones de animales o caracterización y conservación de recursos genéticos) y también pueden ser aplicados para la producción de bioenergía.

FAO/G. Blaak
Algunas de estas aplicaciones incluyen la fermentación, selección con la ayuda de marcadores, genómica agrícola y modificación genética aplicadas a cultivos, pastos, árboles de bosques y microorganismos (bacteria, levadura, microalgas). Estas incluyen aplicaciones para los sistemas de producción de bioenergía que son actualmente una realidad (biocombustibles de primera generación y biogás) así como otras que están en fase de experimentación (biocombustibles de segunda generación y biodiesel de microalgas). La biotecnología aplicada a la producción de bioenergía podría incrementar la eficiencia de ambas partes del ciclo de producción: la producción de biomasa para bioenergía y la subsiguiente conversión de la biomasa en biocombustibles. 

El trabajo de la FAO

Información sobre cultivos para la producción de bioenergía y sus requerimientos ambientales se encuentran disponibles en una herramienta de conocimiento de la FAO conocida como EcoCrop. Esta base de datos incluye más de 2500 especies de las cuales 451 son usadas como materia prima para fuelwood y 44 están clasificadas como substitutos de combustibles. Una función de mapatura para la base de datos para facilitar el acceso a mapas geográficos que indiquen los lugares en que los cultivos son adaptables está siendo incluida.

Información sobre los recursos genéticos de cultivos subutilizados también estará disponible a través de una plataforma de conocimiento conectada a EcoCrop y la Asociación mundial para la creación de capacidades en fitogenética. Esta herramienta permitirá a las partes interesadas identificar y compartir materiales para el mejoramiento de las plantas necesarias para la domesticación de nuevos cultivos para la producción de bioenergía.

La FAO, el Instituto de investigación de cultivos para los trópicos semi-áridos (ICRISAT por sus siglas en inglés) y el FIDA llevaron a cabo una consulta técnica en Roma haciendo énfasis en tres tipos de cultivos para la producción de bioenergía para pequeños productores: sorgo azucarado, remolacha azucarada y jatropha. Los resultados de la consulta serán publicados por la FAO conjuntamente con los demás socios. Otras consultas técnicas sobre el uso de la mandioca y de la palma aceitera tolerante al frió se llevarán a cabo durante el 2009.

Asimismo, el 12 de octubre de 2007 se llevó a cabo un seminario en la FAO sobre "El rol de biotecnologías agrícolas para la producción de bioenergía en países en desarrollo". El seminario discutió sobre las oportunidades y desafíos ofrecidos por las biotecnologías para superar el conflicto entre la producción de bioenergía y de alimentos, incluyendo entre los diferentes usos de la tierra, a través del desarrollo de una segunda generación de biocombustibles basados en la transformación de biomasa lignocelulósica. Cubrió aspectos como genómica agrícola, post-genómica, modificación genética, tecnologías de fermentación, enzimología y otras tecnologías relacionadas con organismos vivientes.

Del 10 de noviembre al 7 de diciembre de 2008 la FAO organisó una conferencia electrónica examinando el rol que la aplicación de biotecnologías en la agricultura pudiera tener en la producción de bioenergía en países en desarrollo. Se enfocaba en la aplicación de biotecnologías de primera generación y biocombustibles líquidos de segunda generación y hizó énfasis en menor medida en la producción de biogas y biodiesel a partir de microalgas. Comprendó el uso de herramientas de las biotecnologías para producir biomasa para la bioenergía así como la conversión de dicha biomasa en biocombustible. Todos los mensajes electrónicos enviados durante la conferencia se colocaron en el sitio Web del Foro. El 60 por ciento de los mensajes fueron presentados por participantes que viven en países en desarrollo.  Un documento de base sobre el tema fue preparado antes de la conferencia. Todos los mensajes de la conferencia se encuentran disponibles aquí.