Biocombustibles y Biorefinerías

En años recientes hemos visto un alza acelerada en los precios del barril de petróleo, lo que ha tenido un efecto de cascada en los precios de la mayoría de los productos de los consumidores. Esto se debe en gran parte a que el petróleo es primordialmente la fuente principal de materia prima para muchos productos. Otras razones dadas en el debate público son el crecimiento de CHINDIA (China e India), especulación en la bolsa de valores, inestabilidad en el Oriente Medio, Venezuela y Chávez, predicciones de yacimientos, entre otras.

Los biocombustibles son combustibles derivados de seres vivientes o del desperdicio que éstos producen. Éstos incluyen Sólidos (Madera, paja, etc.), Biogas de excremento/desperdicio, y Líquidos (bioetanol, biobutanol, biodiesel, etc.) derivados de los compuestos de las plantas (almidón, lignocelulosa, aceites, etc.). Basado en esta definición los biocombustibles han sido utilizados desde hace siglos, mucho antes de que el petróleo se convirtiera en la fuente principal del elemento carbono (C) en nuestras vidas.

A éstos se les refieren en inglés las 6 F; “Food, Fuel, Feed, Feedstock, Fertilizer, Fiber”. Todos estos contienen el elemento carbón en sus estructuras químicas. Esto implica que el debate de los biocombustibles (“Food versus Fuel”) es mucho más complejo y tiene que incluir las otras F restantes. Esta complejidad apunta a que cualquier estrategia del sector agrícola que se interese implantar en Puerto Rico TIENE que considerar cosechas capaces de atender múltiples sectores. La agricultura se convertirá en la fuente primaria de materia prima para los productos derivados del carbono. Además, el uso de la tierra competirá con otras necesidades básicas y usos potenciales como residencias, reservas ecológicas, lugares de esparcimiento y entretenimiento, establecimientos comerciales/industriales y generación de energía mediante tecnología de energía sustentable. No menos importante son los abastos y necesidades de aguas para todos estos sectores lo cual añade otro nivel de complejidad a esta discusión.

Basado en lo anterior se puede concluir y recomendar algunas estrategias para la implantación de esta tecnología en Puerto Rico:

1) Primero, no hay una varita mágica, cosecha divina o estrategia única que podrá resolver todas o ni siquiera una de nuestras necesidades. Todas las soluciones propuestas deben considerar e integrar no sólo sus aspectos técnicos sino además las dinámicas sociales y económicas y sociales.

2) Puerto Rico debe considerar el modelo de las Biorefinerías Regionales en sus estrategias. Las Biorefinerías son facilidades que integran procesos y equipos para convertir la biomasa a múltiples productos, por ejemplo: comestibles, combustible, potencia y químicos. Es básicamente una refinería excepto que en vez de usar petróleo como materia prima usaría todos los componentes de las plantas agrícolas como fuentes de carbono. Esto incluye las hojas y tallos lo cual se conoce como material lignocelulósico al igual que los azúcares y almidones que se usarían para la comida. Actualmente, de cada 5 libras de cosecha sólo se usan de 1 a 2 para comida, el resto es biomasa lignocelulosa que puede procesarse en una biorefinería.

3) Las cosechas que se escojan deben atender no sólo las necesidades de las 6 F, sino también deben tener altas productividades. Las microalgas son una especie vegetal que tiende a satisfacer algunos de estos requisitos. Por ejemplo, su crecimiento y producción de productos químicos sobrepasa cualquier cosecha terrestre por factores mayores de 20. Estos estudios se llevaron a cabo por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía Federal en los 1980-90 bajo el “Aquatic Species Program”. La investigación en esta área ha resurgido y en Puerto Rico, el RUM tiene una iniciativa en la Estación Experimental Agrícola de Lajas para estudiar las microalgas en charcas abiertas y el concepto de biorefinería.

4) Todo esto requiere un plan integral de manejo de tierras y agua que logre disminuir no sólo la existente vulnerabilidad, dependencia y adicción a los combustibles derivados del petróleo  sino que a su vez atienda vulnerabilidades de productos comestibles y materia prima para el sector industrial.  

Energía Oceánica

La energía oceánica es otra de las alternativas energéticas renovables que se están discutiendo en estos momentos no sólo en Puerto Rico sino alrededor del mundo. Las tecnologías más conocidas y desarrolladas son las generadoras de energía mediante olas, mareas, corrientes submarinas y océano termal (conocida como OTEC por sus siglas en inglés). Otras menos conocidas proponen utilizar los gradientes o diferencias en la salinidad (presión osmótica) y bióxido de carbono (CO2) entre la superficie y a grandes profundidades.  Esta última está basada en la diferencia de densidad o “head” provocada por la diferencia en concentración de este gas en el agua entre la superficie y el fondo.

Puerto Rico, por ser una isla, tiene lugares que se han identificado como de alto potencial para la implantación de estas tecnologías. Estudios en el RUM demuestran que en Puerto Rico la energía de las mareas y de las corrientes no es costo-efectiva para producir electricidad con la tecnología disponible hoy día y por el bajo recurso que poseemos de estas dos. Entre OTEC y la energía de las olas del mar para producir electricidad, la tecnología de las olas del mar se encuentra mas adelantada que OTEC con prototipos en varios países (Estados Unidos, Japón, Portugal, España) y esquemas comerciales en gestión (Estados Unidos, Portugal). Además, hay suficiente recurso de olas del mar para producir electricidad en Puerto Rico, tanto con dispositivos tipo boya como con dispositivos en la costa. Los más costo-efectivos son los de tipo boya y actualmente se están realizando estudios en el RUM para cuantificar el costo por kWh.  Punta Tuna en el sureste de la Isla, es uno de los mejores lugares del mundo para utilizar la energía océano termal por la profundidad que tiene el mar cerca de ese lugar. Esa cercanía facilitaría su construcción y disminuiría los costos de inversión.

Estos estudios se realizaron hace más de 25 años, se abandonaron y ahora se proponen nuevamente como alternativa energética (la Autoridad de Energía Eléctrica está en negociaciones para establecer una de estas instalaciones). Sin embargo, las más avanzadas de las tecnologías oceánicas no están comercialmente maduras. De hecho, muchas de ellas están en la etapa de evaluación de prototipos. También, todas estas tecnologías, al igual que las no-oceánicas, impactan de alguna manera u otra las costas, sus eco-sistemas y el uso del área para otras actividades. Es importante que estos efectos se identifiquen y que se incorporen en los análisis de viabilidad técnica, económica y social. Otro reto para todos estos sistemas es el ambiente salino de las costas. Esto implica que la selección de materiales y su costo son críticos y que hay que ser sumamente cauteloso en la estimación de los costos operacionales dado que el mantenimiento de estas unidades puede ser significativo. Además de los efectos corrosivos de la salinidad, el crecimiento biológico en las superficies conocido como “biofouling” puede ser más destructivo que los efectos de la salinidad.

En conclusión, tanto la Biorefinería como la Energía Oceánica son dos opciones que poseen características que deben ser consideradas seriamente no sólo en aspectos energéticos sino que atiendan otras necesidades básicas. La discusión de estas opciones, al igual que otras estrategias renovables propuestas por la naturaleza compleja del problema, debe incluir una discusión temprana, amplia, inclusiva y transparente si se desea que sean estrategias sostenibles y de beneficio a largo plazo en Puerto Rico. En mayo de 2008 comenzó un diálogo acerca de biocombustibles en la UPR-RUM organizado por el Instituto Tropical de Energía Ambiente y Sociedad (ITEAS). Este diálogo universitario se pretende expandir fuera del RUM, y se presenta como un espacio para llevar esta discusión a acciones y estrategias concretas, multisectoriales para desarrollar o adaptar estas tecnologías al entorno Boricua. 

Dr. José Colucci Ríos, PE*/Especial para Claridad

* El autor es Catedrático e Investigador en Energía Sustentable, UPR-RUM, ITEAS, Decano Asociado de Investigación y Desarrollo en Ingeniería, UPR-RUM y Coordinador del Programa de la Fundación Sloan en InQu-UPR-RUM.

Fuente: Claridad Puerto Rico