11/1/2008

Nota de Global Energy

Las algas y el biodiesel

Joaquín Domínguez Pereira. Dr. Ingeniero Agrónomo

En 1959 trabajaba yo en Israel como Ingeniero en prácticas al servicio de Tahal, una empresa que desarrollaba una función parecida a nuestras Confederaciones Hidrográficas. Tuve la suerte de realizar tareas muy variadas, desde colaborar en la puesta en riego del desierto del Negev con aguas del Jordán captadas en el Mar de Galilea hasta participar en el drenaje del valle del Hula. A esta ultima tarea quiero referirme.

Situado entre el monte Hermón, al este, y las montañas de Galilea, al oeste, el río Jordán atraviesa el valle del Hula en su camino hacia el lago Tiberíades. Entonces el Hula era una zona pantanosa e insalubre, infestada por la malaria. El Fondo Nacional Judío estaba financiando su drenaje con el doble objetivo de luchar contra la malaria y ampliar la superficie agraria de Israel. En una primera fase, y mientras se desecaban las marismas para su puesta en cultivo, los colonos construían pequeñas balsas donde soltaban alevines de carpas que luego alimentaban con trigo. Era tal la falta de proteínas animales en la dieta israelí, impedidos sus pesqueros de faenar en el Mediterráneo, donde sufrían el acoso de cañoneras árabes, y dificultado por motivos religiosos el consumo de carne de cerdo, que las carpas, a pesar de su mala calidad gastronómica, se vendían estupendamente en el mercado interior.

Me acordé de las carpas del Hula cuando empecé a ocuparme de los biocarburantes de segunda generación. Si los israelíes construyeron balsas en la marisma para suplir su déficit de proteínas, ¿por qué no utilizábamos nosotros otras producciones acuáticas para resolver nuestro cada vez más importante déficit energético?. No parece factible que produzcamos competitivamente los llamados biocarburantes de primera generación en cantidades suficientes como para sustituir a los de origen fósil. Hay graves tensiones en el aprovisionamiento de materias primas, originando, especialmente en los países más pobres, problemas económicos, sociales y políticos por la carencia y la carestía de productos alimenticios de primera necesidad. Estos problemas han provocado que el crecimiento del sector no sea tan rápido como se había previsto.

No ocurre lo mismo con los biocarburantes de segunda generación elaborados a partir de la biomasa. Me refiero especialmente a los cultivos acuáticos cuya utilización actual es muy escasa a pesar de que casi la mitad de la biomasa de nuestro planeta se produce en los océanos y de que existen algas unicelulares capaces de producir más de 125.000 litros de biodiesel por hectárea cuando el producido en la misma superficie por un cultivo de girasol apenas llega a los 500 litros. Teóricamente las algas son la unica fuente de energía renovable capaz de reemplazar en su totalidad al gasóleo fósil. Si bien en la práctica todavía no se utilizan en gran escala parece que en un próximo futuro serán una feliz realidad.

El tema así planteado resulta apasionante y más todavía si se considera que el petróleo se ha originado a lo largo de millones de años partiendo de restos de minúsculos animales y vegetales acuáticos, tanto en el mar como en lagos ya desaparecidos. Hace ya casi 150 años Leo Lesqueroux, considerado el padre de la paleobotánica, afirmó que el petróleo de Pensilvania se había originado a partir de algas marinas en un proceso parecido al de la formación del carbón a partir de plantas terrestres. Hoy en día existe tecnología suficiente para convertir algas en biodiesel en un reducidísimo plazo de tiempo.

La producción de algas.

Las algas, como todos los vegetales, necesitan para desarrollarse tres componentes esenciales: luz, anhídrido carbónico y agua. A través de la fotosíntesis convierten en energía química la que captan de la luz solar, utilizándola posteriormente para convertir sustancias inorgánicas en hidratos de carbono, ácidos grasos, proteínas y vitaminas, destacando en esta función las algas unicelulares. En sus membranas contienen lípidos y ácidos grasos, productos de reserva y metabolitos. Las especies con alto contenido en grasas son las que verdaderamente tienen interés en la búsqueda de una materia prima sostenible para la producción de biodiesel.

No es difícil encontrar algas de crecimiento rápido. Sí lo es en cambio seleccionar aquellas especies capaces de proporcionar una alta producción de aceite, más del 50% sobre su materia seca, y que al mismo tiempo no se contaminen fácilmente con especies indeseables. Habitualmente las especies de mayor contenido graso no son precisamente las que se reproducen con mayor rapidez. Aunque no puede decirse que haya una especie de algas que sea la mejor en cuanto a la obtención de biodiesel se refiere, sí puede afirmarse que las diatomeas y las algas verdes son las que resultan más prometedoras. En cualquier caso conviene seleccionarlas entre las especies locales teniendo siempre en cuenta el medio en el que se va a realizar su cultivo.

La infraestructura más elemental para el cultivo de algas la constituyen las balsas, habitualmente construídas en forma de canal. Las algas, el agua y los nutrientes circulan a lo largo del canal en el que una rueda de paletas asegura su flujo, mientras las algas se mantienen en suspensión. Son de escasa profundidad para que penetre hasta el fondo la luz del sol. Funcionan de forma continua, alimentándolas constantemente con nutrientes al mismo tiempo que el conjunto del agua con las algas se va desplazando hacia el extremo opuesto de la balsa.

Al tratarse de explotaciones a cielo abierto existe el riesgo de contaminación por algas indeseables. Esta posible contaminación, unida a la dificultad para regular la temperatura, la iluminación y el aporte de CO2, hace que su capacidad de producción sea menor que la de otras estructuras de cultivo que requieren una inversión mayor. Por las mismas razones, se reduce bastante el número de especies cultivables en balsas.

Un avance en la intensificación del cultivo consiste en cubrir las balsas con un invernadero, lo que supone una notable mejoría en el control de la temperatura del agua, del CO2 y de la iluminación, por lo que se puede ampliar considerablemente la lista de especies cultivables. Así mismo se reduce el riesgo de contaminación y se alarga el período de cultivo, especialmente si se cuenta con calefacción, con el consiguiente incremento de la producción.

Finalmente están los llamados fotobiorreactores que permiten el cultivo en un sistema cerrado que al mismo tiempo que dificulta la contaminación de las algas facilita el control de los distintos factores de producción. Existen varios tipos de fotobiorreactores según se construyan con tubos de plástico o de cristal, con tanques o con bolsas o sacas de plástico. Evidentemente los fotobiorreactores exigen una inversión más alta que las balsas pero su eficiencia y mayor productividad permiten una rápida amortización. Si se ubican en las proximidades de emisores de CO2 y se pone este gas a disposición de las algas se obtiene una productividad mayor al mismo tiempo que se mejora el medioambiente.

La investigación

El reto más importante, a mi juicio, para la producción sostenible de algas con alto contenido en grasas estriba en la selección de las especies y/o variedades óptimas para cada caso concreto. Se pueden cultivar algas con aguas muy diferentes: saladas, dulces, limpias, residuales, etc. También puede variar la temperatura del agua y la fluctuación de esa temperatura a lo largo del período de cultivo. Encontrar una respuesta para cada caso concreto exige un gran esfuerzo de investigación, especialmente en el campo de la biotecnología, y un desarrollo que garantice el éxito de las nuevas tecnologías. No se está investigando lo suficiente. El Informe COTEC para 2005 recientemente publicado señala que el esfuerzo de España (1,13% del PIB) es muy inferior al de otros países de nuestro entorno. Es evidente que tenemos que esforzarnos más.

El Séptimo Programa Marco de la Unión Europea concede gran prioridad a la investigación sobre biomasa, incluyendo la de los biocarburantes de segunda generación. Igualmente el apoyo al desarrollo de la biomasa es un importante objetivo para los Fondos Estructurales y de Cohesión, facilitando financiación comunitaria para el suministro de equipos para la producción de biomasa o para las instalaciones de elaboración de biocarburantes. La Comisión ha propuesto unas Directrices estratégicas de desarrollo rural que hacen hincapié en las energías renovables y, en particular, en las cadenas de suministro de biomasa, instando a los Estados miembros y a las Regiones a que al preparar sus marcos de referencia y sus programas operativos tengan en cuenta las ventajas potenciales de la biomasa.

Varias Comunidades españolas han diseñado estrategias para que los Fondos europeos ayuden a fomentar una economía basada en el conocimiento. Entre las prioridades estratégicas se encuentran el apoyo a la inversión en I+D+i, el estímulo a las iniciativas empresariales, la gestión sostenible de los recursos naturales y el fomento de las energías renovables. La puesta en marcha de un programa de investigación y desarrollo para la elaboración de biodiesel a partir de algas propiciaría grandes oportunidades ayudándonos al mismo tiempo a cumplir los objetivos de Kyoto y a avanzar hacia las metas propuestas en el Acuerdo de Lisboa.

Manos a la obra. Me gusta repetir, y creo que aquí viene como anillo al dedo, una afirmación del Nobel italiano Carlo Rubia: La innovación es la mejor energía renovable.

Sevilla, 18 de noviembre de 2007


http://www.globalenergy.es/espanol/introduccion.php?id=1



Biodiesel a partir de algas. Conferencia Monográfica Internacional. Madrid, 23 de enero de 2008
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