Por Dr.C. Ramón Piloto Rodríguez* y Dr.C. Yosvany Díaz Domínguez**
*Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables. Universidad Tecnológica de La Habana
*Facultad de Ingeniería Química. Universidad Tecnológica de La Habana
El uso de las fuentes renovables de energía (FRE) para satisfacer la creciente demanda energética y reducir la contaminación causada por el actual modelo basado en combustibles fósiles, tiene como fuente principal productora de energía en muchos escenarios a la biomasa, aunque no sea la FRE más promovida en los medios de difusión. Una ventaja fundamental de esta respecto a dos muy conocidas como son la Energía Solar y la Energía Eólica, es la no intermitencia de la fuente en cuestión. Mientras las FRE mencionadas deben lidiar con los muy frecuentes períodos de intermitencia que solo se suplen con sistemas eficientes y costosos de almacenamiento de energía, la biomasa es por definición una fuente con energía acumulada naturalmente y disponible para su uso cuando se necesita, aunque requiere conversión, acondicionamiento y tecnologías asociadas.
Además de lo anteriormente definido como característica distintiva de la biomasa como FRE, hay un hecho que es esencial y estratégico a largo plazo; la biomasa es el único recurso neutral a emisiones de carbono, que puede competir con los combustibles fósiles como fuente energética y a la vez ser una amplia fuente de producción de productos químicos de diversa naturaleza y complejidad. Se habla hace muchos años de producir energía con tecnologías limpias, pero poco se comenta de la era pos-petróleo, quizás debido a que se visualiza como un hecho seguro pero distante en el tiempo. Se habla de FRE para resolver el problema energético en el momento actual y en una era pos-petróleo, pero es bien sabido que la sociedad actual depende casi totalmente de la industria petroquímica.
El enfoque a esta problemática debería ser más amplio. No es posible hablar de producción de energía ni de una sociedad tal como es hoy sin hablar de materiales, de un sustituto de materiales para toda una industria petroquímica que no existirá en un futuro. En este contexto, la biomasa, no sin antes desarrollar tecnologías que van mucho más allá de las actuales, es esencial para solucionar problemas energéticos y ser la base de gran parte de la sustitución de materiales y compuestos químicos. También dada la complejidad de la fuente en sí y de las tecnologías energéticas, se requiere de un enfoque transdisciplinario donde la Química y la Ingeniería Química juegan un papel fundamental.
La biomasa lignocelulósica en particular, tiene tres componentes fundamentales: celulosa, hemicelulosa y lignina. Estos son biopolímeros de extensas cadenas. La mayoría de los productos químicos derivados del petróleo o gas natural pueden ser obtenidos mediante conversión de biomasa. Las dos principales plataformas son: 1) basada en azúcares (glucosa, fructosa, xilosa, arabinosa, lactosa, sacarosa y almidón) y 2) basada en gas de síntesis. A partir de los componentes principales del gas de síntesis (dihidrógeno y monóxido de carbono), es factible la síntesis de moléculas más complejas. La producción de combustibles líquidos, calor y electricidad a partir del procesamiento de material lignocelulósico es posible mediante la síntesis de Fischer-Tropsch.
La establecida industria de biocombustibles está basada en la producción y uso de biodiesel y bioetanol. El biodiesel representa los metil o etil ésteres de ácidos grasos obtenidos por transesterificación (frecuentemente requiere etapa previa de esterificación) del material lipídico extraído de una planta oleaginosa o de un residual industrial. Para el desarrollo de dicho proceso se emplea catálisis homogénea (ácida o básica), catálisis enzimática, o heterogénea. Esta última puede partir de diferentes sustratos, y entre ellos a partir de material lignocelulósico, desarrollar catalizadores contribuyendo a la economía circular de la propia industria.
La biomasa puede ser convertida para sustituir a los actuales plásticos, compuestos químicos, combustibles, calor y electricidad en una biorefinería. Compuestos de alto valor agregado como aceites esenciales y componentes de medicamentos también pueden ser obtenidos. Las grandes biorefinerías son capaces de integrar diferentes tecnologías para extraer el máximo valor a la biomasa. El intervalo de materias primas para su procesamiento es amplio; cada combinación de materiales de partida, de procesos y productos intermedios se caracteriza por combinaciones propias de oportunidades técnicas y económicas, desarrollo de tecnologías emergentes y traspaso de barreras tecnológicas.
Una clasificación general permite identificar tres tipos de biorefinerías:
- Produce etanol vía fermentación de carbohidratos de maíz, trigo o caña de azúcar como materia prima.
- Utiliza los mismos tipos de materia prima, pero se enfoca en la producción de una gama más amplia de productos de mayor valor.
- Utilizan como materia prima fracciones de biomasa (celulosa, hemicelulosa y lignina) para la producción de productos químicos y combustibles avanzados.
No es posible desarrollar del todo una industria de materiales sustitutos de la muy diversa industria petroquímica, ni producir bioenergía de manera óptima, eficiente, limpia e integrada sin enfocar los estudios de nuevas tecnologías hacia un adecuado desarrollo y aplicación de las ciencias químicas. A pesar de la transdisciplinariedad que conlleva, la mayor capacidad y necesidad innovativa corresponderá a las ciencias químicas y afines.
Encuentro con la Química 