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De la generación de combustibles con balance neutro de emisiones a la mejora de la eficiencia energética: el papel de la biotecnología frente al reto global de la energía

Bioenergía, biocombustibles, tratamiento biológico de residuos y de las aguas residuales, reducción de las emisiones atmosféricas o mejora de la eficiencia energética, son sólo algunos ejemplos de las respuestas que ofrece el sector biotecnológico. 

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Ángel Luis Jiménez
Cambio climático
Bioeconomía

La energía es una constante en nuestras vidas y tiene un papel fundamental como motor de crecimiento económico, desarrollo social y elemento indispensable para garantizar la calidad de vida de las personas. El consumo que hacemos como sociedad de los distintos tipos de energía nos sitúa en la actualidad en un escenario alarmante por el impacto que tienen en el medio ambiente. 

El petróleo, el gas natural o el carbón se erigen como algunas de las fuentes de energía más utilizadas a nivel global. Cada año, como consecuencia de la energía producida a través de estos combustibles, se liberan a la atmósfera millones de toneladas de dióxido de carbono, lo que señala a estos combustibles fósiles como los principales causantes del cambio climático

De acuerdo con las cifras de las Naciones Unidas el carbón, el petróleo y el gas están detrás de más del 75% del total de emisiones de gases globales de efecto invernadero y cerca del 90% de todas las emisiones de dióxido de carbono. Los objetivos de la Unión Europea ante el cambio climático y el Pacto Verde Europeo se han propuesto reducir las emisiones netas de gases de efecto invernadero al menos un 55% para 2030 (desde el 40% actual) y hacer jurídicamente vinculante la neutralidad climática para 2050

La energía es una de las bases del desafío global que supone el cambio climático, pero también un elemento fundamental para su solución que pasa por reducir la dependencia de los combustibles fósiles e invertir en fuentes de energía alternativas que sean limpias, accesibles, asequibles, sostenibles y fiables. Un reto para el que la biotecnología trabaja desde hace años para ofrecer respuestas.  

La biotecnología contribuye a la innovación sostenible de múltiples formas. La bioenergía y los biocombustibles ganan cada vez un peso mayor como claves en el desarrollo de fuentes de energía renovables. Pero la biotecnología responde también ante este desafío mediante procesos que contribuyen de forma activa a la sostenibilidad del medio ambiente como, por ejemplo, el tratamiento biológico de residuos, aguas residuales, las emisiones atmosféricas o la mejora de la eficiencia energética.

La biotecnología trabaja en procesos y productos alternativos a los que se emplean de forma convencional con la misión de reducir la huella ambiental de las actividades humanas. En este sentido, destacan los principios activos para la agricultura de origen biotecnológico como bioestimulantes o bioplaguicidas, las fuentes de proteínas alternativas, el desarrollo de carne in vitro, los químicos biobasados o los biopolímeros.

Innovación y desarrollo biotecnológico de forma sostenible: la bioenergía y los biocombustibles

“La bioenergía y biocombustibles agrupan alternativas como biodiesel, bioetanol, biogás, biometano, biohidrógeno o biomasa. Los subproductos agroalimentarios, en función de su naturaleza y de la tecnología aplicada, pueden transformarse en una u otra de estas alternativas”, explica Begoña Ruiz, directora de Tecnologías de AINIA, compañía con más de 30 años de experiencia en el impulso de la competitividad de las empresas a través de la innovación. 

“En AINIA nos hemos especializado en el ámbito de la digestión anaerobia por ser una solución versátil que permite aprovechar un amplio abanico de subproductos, obteniendo un aprovechamiento integral en forma de gas renovable (biogás-biometano, biohidrógeno) y digerido para su uso como fertilizante”, expone Ruiz. 

El biogás se erige como una de las energías renovables con más posibilidades. “Se genera a partir de la digestión anaerobia de subproductos orgánicos, como los agroalimentarios, los residuos domésticos o los lodos de depuración”, explica. Destaca las ventajas que ofrece el biogás dada su versatilidad, ya que “puede utilizarse para generar calor y/o electricidad, o bien purificarse para obtener un gas similar al gas natural e inyectarse en la red o bien utilizarse como combustible en vehículos adaptados”. 

“No sólo se genera una energía renovable, sino que el digerido es un material fertilizante, transformando los residuos y subproductos de entrada en un recurso. Además de lo anterior, la digestión anaerobia puede ser la base de procesos de biorrefinería, puesto que permite extraer corrientes como ácidos grasos volátiles (AGVs) o CO2 que son fuente de carbono para otros procesos fermentativos en los que obtener bioproductos tales como biopolímeros, químicos biobasados, proteínas o activos cosméticos”, concluye la directora de Tecnologías de AINIA.

El desarrollo de nuevos bioprocesos y bioproductos 

El modelo económico tradicional basado en el uso de fuentes de energía de origen fósil ha evolucionado a lo largo de las últimas décadas hacia un horizonte más sostenible, debido no sólo a su perjudicial impacto medio ambiental, sino también al incremento de los precios y las limitaciones que plantea su carácter finito. 

La biomasa cuenta con un gran potencial como alternativa sostenible. A pesar de que el uso de la biomasa como fuente de energía no es novedoso sí lo es hacerlo de forma eficiente. Este es el caso de CLaMber (Castilla-La Mancha Bio-Economy Region) cuya biorrefinería de I+D dispone de dos líneas principales de investigación: fermentación con cultivo puro y digestión anaerobia para la valorización de biomasa húmeda fermentable. 

“Mientras haya actividad humana, local y biodegradable como sustituta de los materiales de origen fósil, se potenciará enormemente la biotecnología gracias a esta biodegradabilidad que la biomasa presenta frente al petróleo”, argumenta Javier Mena Sanz, Coordinador Científico-Biorrefinería de I+D+I en CLaMber.

Hasta ahora los materiales fósiles han sido utilizados para producir productos mediante procesos térmicos y/o químicos con o sin catalizadores pero, con el uso de la biomasa, “los procesos fermentativos en los que bacterias, hongos o levaduras trasforman la biomasa en bioproductos, incluidos los biocombustibles, o incluso el uso de plantas como biofactorías van ganando terreno a pasos agigantados”, señala poniendo de relieve que “tenemos la ventaja de que  de que cualquier proceso biológico es siempre más rentable que su homólogo químico”. 

Estrategias de descarbonización y mejora de la eficiencia energética

La biotecnología no sólo es pionera, sino que también es instrumento, en la búsqueda de nuevas fuentes de energía. SI nos preguntamos cuáles son los elementos de una estrategia de lucha contra el cambio climático que pueden conducir a la neutralidad climática a partir de la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, en esta hoja de ruta hacia las cero emisiones destacan elementos como la eficiencia energética de la edificación, los procesos y los vehículos utilizados, por ejemplo. 

Una realidad que nos sitúa ante el necesario proceso de descarbonización. “Asesoramos en temas como tecnología de energía térmica, medidas para mejorar la eficiencia de las plantas, estrategias de descarbonización y análisis exhaustivos del flujo de energía, junto con sus correspondientes conceptos de medición. Nuestra especialidad es la optimización energética integral. También tenemos en cuenta las salas blancas, los sistemas de ventilación y toda la infraestructura de suministro, incluidos los centros de energía con un enfoque holístico único”, explican desde ZETA, grupo especializado en el diseño, construcción, automatización, digitalización y cualificación de plantas biofarmacéuticas a medida para soluciones de procesos asépticos.

“El desarrollo de conceptos de descarbonización conlleva el desafío de lograr la armonía entre las expectativas de las partes interesadas (perspectiva de arriba hacia abajo) con una perspectiva interna. Esta perspectiva de abajo hacia arriba se basa en las valoraciones tecnológicas detalladas que muestran cuánto se podría reducir la profundidad de la huella de carbono bajo las condiciones tecnológicas y económicas dadas. Una visión integral incluye todas las áreas y actividades del negocio”, detallan.

Como parte de los análisis se valoran medidas actuales y futuras de protección ambiental desde el punto de vista específicamente climático y económico. “A esto se agregan simulaciones y análisis de sensibilidad. El resultado son relaciones de coste y beneficio que muestran cuánto se reduce el CO2 al implementar las medidas y qué costes implica. Las medidas para aumentar la eficiencia energética y reducir las emisiones pueden desarrollarse tanto para las plantas biofarmacéuticas que aún están en fase de planificación como para las que ya están en funcionamiento”, concluyen.