Grassoline ¿Podemos alimentar los coches con hierba?

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Un E85 Etanol Hyundai se exhibe en una exhibición de autos. Vea más fotos de vehículos de combustible alternativo. Mark Renders / Getty Images

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-En 2006, Estados Unidos consumió un promedio de casi 20,6 millones de barriles de petróleo por día, el equivalente a más de 865 millones de galones de o-il [fuente: Energy Information Administration]. El aceite impulsa su automóvil en un viaje al supermercado. Ayuda a la industria a desarrollarse y fomenta los avances tecnológicos en ciencia y medicina. También crea una enorme cantidad de riqueza: la economía global se basa en gran parte en la extracción, refinación, transporte y distribución de petróleo..-

Pero el petróleo es un recurso finito producido a partir de restos fosilizados de plantas y animales marinos antiguos. Se necesitan al menos 10 millones de años para que los restos fosilizados se conviertan en petróleo crudo, y la gente usa el petróleo mucho más rápido de lo que se crea. Finalmente, la producción de petróleo alcanzará su punto máximo y comenzaremos a agotarnos. Algunos estiman que este pico ya se ha producido; otros ven que tendrá lugar en un futuro próximo. De cualquier manera, la mayoría de la gente cree que estamos en medio de una inminente crisis energética. Después de todo, el petróleo juega un papel muy importante en la actividad humana diaria. Que pasa cuando nos quedamos sin aceite?

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-El sector energético gasta miles de millones en la búsqueda de alternativas a la gasolina. Pero la próxima fuente de energía tiene que hacer algo más que suministrar energía al mundo. Con la creciente preocupación por los gases de efecto invernadero (GEI) de los combustibles fósiles que conducen al calentamiento global, el próximo combustible también debe ser limpio. Tiene que ser asequible y tiene que ayudar a sostener la economía..

La próxima generación de combustibles debe llegar rápidamente para ayudar a las personas en la transición del petróleo. Después de todo, el mundo no puede detenerse durante una década o dos mientras se desarrolla e implementa el próximo combustible..

Todo esto en conjunto suena como una lista de demandas imposible para cualquier fuente de combustible. Por eso es tan sorprendente que, tras unos pocos años de investigación, esté surgiendo una fuente de energía que parece cumplir con todas estas obligaciones..

Etanol (alcohol etílico) es una forma de combustible derivada de los carbohidratos complejos en las plantas. Durante décadas, los investigadores han sido conscientes de su potencial como combustible. Pero el proceso para producir etanol de manera económica y eficiente ha sido esquivo, hasta ahora, dicen algunos científicos..

Una hierba de rápido crecimiento conocida como Switchgrass se puede encontrar en los Estados Unidos, Canadá, América Central y del Sur, y partes de África. Y, si continúa mostrando el tipo de promesa que hace ahora, puede ser lo que use para alimentar su automóvil en los próximos 20 años. Entonces, ¿cómo puede la hierba convertirse en combustible? Lea la página siguiente para conocer el pronóstico soleado para el pasto varilla como respuesta a la inminente crisis energética..

Contenido
  1. Switchgrass
  2. Problemas y soluciones de Switchgrass
  3. Crítica de biocombustibles
El investigador David Bransby inspecciona la variedad de pasto varilla Alamo en una parcela de prueba de la Universidad de Alabama. Cortesía de Warren Gretz / Laboratorio Nacional de Energía Renovable

Investigación de fuentes de combustibles biológicos -- biocombustibles -- ha incluido de todo, desde grasa de pollo hasta astillas de madera. Pero procesar la mayoría de ellos produce un bajo ratio de energía neta -- la cantidad de energía que produce cada unidad no es mucho más que la energía que se dedica a su producción. El costo también ha sido un problema: las técnicas para extraer combustibles de los recursos vegetales y animales son actualmente costosas, lo que se reflejaría en la bomba de combustible. Pero cuanto más analizan los investigadores sobre el pasto varilla, más parece un buen candidato para una fuente de combustible alternativa..

Switchgrass es una especie perenne nativa de las Américas. Crece rápida y fácilmente en las llanuras. Es una especie dura y resistente; en algunos casos, se considera invasiva. Un estudio de tres años en Dakota del Norte publicado en 2005 mostró que, cuando se deja solo, algunas variedades de la hierba pueden producir un rendimiento promedio de más de siete toneladas de biomasa -- el material vegetal cosechado - por acre, según la precipitación y el tipo de suelo [fuente: Departamento de Agricultura de EE. UU.].

-La hierba también es resistente a la sequía y requiere poco o ningún fertilizante. Esto significa que requiere menos combustible fósil gastado en producción. Los tractores que se utilizan para esparcir fertilizantes y alimentar las bombas que riegan los campos requieren combustibles fósiles. Por tanto, menos riego y menos fertilizantes significan una menor entrada de energía, lo que a su vez significa menos costos y menos emisiones de gases de efecto invernadero. Es más, los defensores de la hierba varilla dicen que el combustible producido en la planta haría que Estados Unidos sea más seguro e independiente, ya que podría cultivarse en Estados Unidos en lugar de importarse de otras naciones..

El combustible producido a partir de la hierba varilla materia prima -- la materia prima utilizada para producir un combustible destilado - es etanol celulósico. Este combustible alcohólico se crea mediante un proceso químico de descomposición del celulosa -- la estructura que forma las paredes celulares de la planta. Una vez que la celulosa se descompone en sus componentes básicos, se agrega levadura y se fermenta en alcohol. Una vez refinado, el etanol producido se puede utilizar como combustible..

Mientras más celulosa esté disponible para la extracción de una planta, más valiosa se vuelve como fuente de etanol. Y el pasto varilla tiene mucha celulosa. Alrededor del 70 por ciento de la planta está compuesta por estos carbohidratos complejos [fuente: BioCycle]. Aun mejor, lignina -- un subproducto creado cuando se elimina el agua de la celulosa, se ha mostrado prometedor para su uso como combustible en las plantas de producción de etanol. Si se puede aprovechar la lignina, esto podría hacer que el procesamiento de etanol sea autosuficiente..

Comenzando con la producción de fertilizante utilizado para cultivar la hierba y terminando con el transporte para distribuir etanol, el investigador del Laboratorio Nacional Argonne Michael Wang calculó la relación de energía para la hierba varilla. Descubrió que cada unidad de energía invertida en la producción de etanol celulósico a partir de pasto varilla creaba 10 veces la producción de energía. Esto es mucho más alto que el etanol derivado del maíz. Por el contrario, la gasolina tiene una relación de energía de 1 a 0,81, lo que significa que para producir requiere más energía de la que produce. Wang también descubrió que el etanol de pasto varilla puede requerir un 70 por ciento menos de combustible fósil para producir que la gasolina y Etanol E85 -- una mezcla de 85 por ciento de etanol y 15 por ciento de gasolina, emite 86 por ciento menos de GEI que la gasolina. [fuente: Wang].

Parece que la hierba varilla como combustible alternativo tiene todo a su favor. Entonces, ¿cuál es el atraco? El proceso de refinamiento parece simple, y de hecho lo es, relativamente hablando. Pero la fabricación de etanol a partir de la hierba varilla enfrenta algunos desafíos. Lea la página siguiente sobre la dificultad de destilar etanol de la hierba varilla.

El etanol E85 está apareciendo en más estaciones de servicio, como esta en Washington. D.C. El combustible se puede vender por tan solo $ 1 por galón si los investigadores pueden agilizar el proceso de producción. Chip Somodevilla / Getty Images

Si bien se vuelve más claro con la publicación de cada nuevo estudio de la hierba varilla que la planta puede desempeñar un papel importante en el alivio energético futuro, la palabra "futuro" es clave. Actualmente, el proceso de extracción de celulosa de la planta está resultando difícil y costoso..

La celulosa derivada de material vegetal es producida por cualquiera de una variedad de enzimas, dependiendo del tipo de material vegetal que se utilice. Estos catalizadores se alimentan de carbohidratos complejos, como azúcares, y expulsan celulosa y dióxido de carbono como desechos en el proceso. Estas enzimas son caras, sin embargo, alrededor de 20 centavos por cada galón de etanol purificado [fuente: Comisión Federal de Comercio]. Además, el proceso de fermentación de la celulosa con levadura requiere una enzima diferente, lo que aumenta aún más los costos. En 2006, el genetista de plantas Albert Kausch dijo que con los métodos actuales de cultivo y producción, el costo por galón de etanol celulósico sería de $ 2.70. Eso sigue siendo más barato que la gasolina, pero Kausch cree que podría reducirse a alrededor de $ 1 por galón [fuente: Newswise]. Una de las formas de lograr esta dramática reducción de costos es desarrollar enzimas más baratas y encontrar una sola enzima que pueda descomponer la celulosa y fermentar el etanol..

Uno de los otros problemas que enfrenta el etanol es llevarlo de las refinerías a las estaciones de combustible. El etanol es altamente corrosivo y no puede enviarse por tuberías como el petróleo y el petróleo. Esto significa que debe ser transportado en camiones, lo que aumenta los costos de producción y disminuye la relación energética, ya que los grandes camiones cisterna requieren más combustibles fósiles para transportar el etanol para su distribución..

Michael Wang, del Laboratorio Nacional Argonne, dice que el desafío de distribuir etanol podría, en parte, superarse mediante el uso de sistemas ferroviarios para llevarlo tan lejos como sea posible. "Cuando lo refina en el Medio Oeste y lo transporta al Oeste, el transporte es un problema", dice. "Tendría que usar el ferrocarril. Pero cuando se transportan distancias cortas, no hay mucha diferencia [en la relación de energía neta]".

El otro problema que enfrenta actualmente el etanol de pasto varilla es la cantidad de tierra disponible para su cultivo. Un análisis de la Universidad de Tennessee concluyó que Estados Unidos podría producir un total de 153 millones de toneladas secas de pasto varilla y residuos de cultivos -- lo que queda después de la cosecha y producción agrícola, como tallos y semillas, anualmente como materia prima de etanol. Sus cifras muestran que esto daría como resultado una reducción del 5.3 por ciento en el consumo anual de gasolina en los Estados Unidos, mucho menos de lo esperado y mucho menos que los 35 mil millones de galones de combustible renovable que el presidente George W. Bush pidió para 2017 en su 2006 Estado de la Unión.

Al igual que la investigación con enzimas, la tecnología también podría superar este obstáculo. Jason Grumet de la Comisión Nacional de Política Energética (NCEP) sugiere desarrollar variedades de pasto varilla que podrían aumentar los rendimientos de toneladas por acre, aumentar la eficiencia en la producción de etanol en un tercio y duplicar la eficiencia de combustible de todos los vehículos en Estados Unidos [fuente: Senado de Estados Unidos].

El dinero definitivamente está ahí para superar estos obstáculos. Tanto las empresas de energía como los conglomerados de investigación de cultivos están invirtiendo dinero en instalaciones de etanol celulósico. BP Amoco PLC le dio a la Universidad de California - Berkley y la Universidad de Illinois - Champaign un total de $ 500 millones para financiar una instalación de investigación. Chevron Corporation le dio a la Universidad de California - Davis $ 25 millones y al Instituto de Tecnología de Georgia $ 12 millones. Y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge recibió $ 125 millones del Departamento de Energía de EE. UU. Para la investigación del etanol celulósico [fuente: DeMonte]. Aún así, muchas empresas esperan que el gobierno de los Estados Unidos ayude a fomentar la investigación y el desarrollo proporcionando garantías de inversión y exenciones fiscales para los financieros que apuestan por la tecnología celulósica..

- Con la cantidad de dinero que se invierte en la investigación del etanol celulósico y la posibilidad de que haya más en camino, sin mencionar el entusiasmo y el apoyo público, es difícil no imaginar que dentro de unas pocas décadas, el etanol a base de hierba varilla se llenará nuestros coches. Pero el pasto varilla también tiene sus escépticos. Algunos no creen que el césped esté a la altura de las expectativas y otros temen las consecuencias si lo hace. Lea sobre los escépticos de los biocombustibles en la página siguiente.

A los escépticos del biocombustible les preocupa que la financiación de los programas de ayuda alimentaria, como Feed the Children (arriba), se agote si el exceso de comida se utiliza como combustible.. Layne Murdoch / NBAE a través de Getty Images

La competencia es fuerte entre el maíz y el pasto varilla, que servirá como materia prima para la producción futura de etanol. Debido a que algunas áreas que cultivan maíz no pueden cultivar pasto varilla y viceversa, muchas regiones tienen un gran interés en el resultado del debate sobre combustibles alternativos. Según la investigación de los costos de producción, las proporciones de energía y las emisiones de GEI, parece que el etanol a base de maíz simplemente no puede competir con el etanol elaborado a partir de la hierba varilla.

Pero si bien el etanol elaborado a partir de los dos cultivos es similar en muchos aspectos, el proceso mediante el cual el pasto varilla se convierte en combustible lo convierte en la mejor opción para muchos investigadores, políticos y activistas. La producción de etanol de maíz, por ejemplo, usa solo el grano (lo que usted come) para producir etanol. El resto se desecha, aunque, irónicamente, el residuo de la cosecha se puede utilizar en la producción de etanol celulósico..

Otra ventaja que tiene el pasto varilla sobre el maíz es la cantidad y el tipo de tierra que requiere. En Iowa, un estado con suelo mejor que el promedio, el rendimiento promedio de los cultivos fue de aproximadamente 4.8 toneladas por acre en 2005. El estudio de Dakota del Norte de 2005, mencionado anteriormente, mostró un rendimiento de alrededor de siete toneladas de pasto varilla por acre. Y el pasto varilla no requiere el mejor suelo para crecer bien. Se puede cultivar en tierras que actualmente no se utilizan para cultivos..

Un informe elaborado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge concluyó que alimentar a la mitad de los vehículos que circulan en las carreteras en los Estados Unidos hoy con etanol requeriría 180 millones de acres de tierra para cultivar pasto varilla. Esto representa el 40 por ciento de la tierra que ya está en uso para la agricultura en Estados Unidos [fuente: Senado de EE. UU.].

Pero Jason Grumet, del NCEP, cree que con un "progreso constante pero sin complicaciones" en investigación y desarrollo, podríamos reducir la cantidad de tierra necesaria para producir tanto etanol a 30 millones de acres en 20 a 30 años. Grumet menciona que eso es aproximadamente la cantidad de acres en el Programa de reserva de conservación (CRP), un programa federal que paga a los agricultores para que reserven tierras en barbecho para reducir el impacto ambiental de la agricultura [fuente: Senado de EE. UU.].

Grumet no es la única persona que insinúa que el pasto varilla podría cultivarse en tierras marginales. Después de todo, se ha demostrado que mejora el suelo donde se planta, y la tierra de CRP podría beneficiarse al mismo tiempo que se cultiva materia prima para la producción de etanol. Pero no todos creen que la producción industrial de pasto varilla es el mejor uso para la tierra CRP. Los escépticos argumentan que la mayoría de las tierras inscritas en el Programa de Reservas de Conservación se apartan porque el suelo no producirá cultivos de alta calidad. Si el pasto varilla se convierte en la próxima fuente de combustible y las principales empresas inyectan grandes cantidades de dinero en su producción, estos críticos argumentan que estas mismas empresas querrán el mayor rendimiento posible. Esto se lograría mejor utilizando la mejor tierra disponible. Lo que significa que algunas tierras cultivables pasarían de la producción de alimentos a la producción de energía..

En la actualidad, utilizamos una pequeña parte de los cultivos alimentarios como combustible. Si llegamos a depender de los biocombustibles como nuestra fuente de energía, la energía y los alimentos pueden entrar en competencia directa por los recursos, específicamente la tierra..

Esto preocupa a algunos, incluido el Dr. Eric Holt-Gimenez, del Instituto de Política Alimentaria y de Desarrollo. Cuando los precios de los combustibles aumentan, también lo hacen los precios de los alimentos, debido al aumento de los costos de producción y transporte. Holt-Giménez sostiene que si los alimentos y la energía compiten por la tierra, los precios de los alimentos pueden tener un efecto recíproco sobre los precios de la energía. Además, dice que los programas de excedentes de alimentos para países hambrientos pueden agotarse, ya que los excedentes de alimentos podrían usarse como biomasa para etanol [fuente: Holt-Gimenez].

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También existen otras preocupaciones sobre el etanol celulósico. Algunos creen que las afirmaciones de su potencial son demasiado optimistas, según estudios que demuestran que el etanol celulósico no tiene la proporción de energía que otros estudios pretenden. Pero estos estudios son menos numerosos y reciben mucha menos atención que los que demuestran el potencial de la hierba varilla. Y si el financiamiento y la opinión pública son indicadores de progreso, parece que el etanol de pasto varilla es una oportunidad..

Para obtener mucha más información sobre biocombustibles, energía y temas relacionados, lea la página siguiente..

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Más enlaces geniales

  • Departamento de Energía de los Estados Unidos
  • El Foro de Energía del Tambor de Petróleo
  • Laboratorio Nacional Oak Ridge

Fuentes

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