Los estadounidenses quemaron 20,6 millones de barriles de petróleo diariamente en 2006. Eso es más de 865 millones de galones de petróleo. Impulsa tu viaje. Da energía a las fábricas. Sostiene la economía global. Pero el petróleo crudo es finito. Se necesitan diez millones de años para formarse a partir de vida marina antigua. Lo usamos mucho más rápido de lo que lo crea la naturaleza.
La producción alcanzará su punto máximo. La oferta se reducirá. Los expertos no están de acuerdo sobre cuándo. Algunos dicen que ya pasó. Otros dicen que pronto. El resultado es el mismo. Nos enfrentamos a una crisis energética inminente. ¿Qué sucede cuando el tanque se seca?
El sector energético gasta miles de millones en encontrar alternativas a la gasolina. Los nuevos combustibles deben hacer más que proporcionar energía. Necesitamos opciones limpias para detener los gases de efecto invernadero. Necesitamos asequibilidad. Necesitamos estabilidad económica. La transición debe ser rápida. No podemos permitirnos una década o dos de estancamiento.
Esto exige un combustible milagroso. Sin embargo, uno está surgiendo. Después de unos pocos años de investigación, ha aparecido un candidato. Cumple con todos los requisitos.
Etanol es la clave. Es alcohol etílico. Proviene de carbohidratos vegetales. Los científicos conocían su potencial desde hacía décadas. El problema era hacerlo barato y eficiente. Eso cambió recientemente.
Introduzca switchgrass. Esta hierba crece rápido. Prospera en Estados Unidos. Crece en Canadá. Se extiende por Centro y Sudamérica. Algunas partes de África también son adecuadas. Si las tendencias actuales se mantienen, el pasto varilla puede alimentar su automóvil dentro de veinte años. ¿Cómo se convierte la hierba en combustible?
La respuesta está en el pronóstico soleado para el pasto varilla.
La mayor parte de las investigaciones sobre biocombustibles han llegado a un callejón sin salida. Hemos analizado la grasa de pollo. Hemos mirado astillas de madera. ¿El resultado? Un ratio energético neto deprimente. Pones más energía de la que recuperas. ¿Y el costo? Empinado. La extracción de fuentes vegetales y animales es actualmente demasiado cara para competir en el surtidor.
Luego está el pasto varilla.
Los datos están cambiando. Los números siguen mejorando. Parece el verdadero negocio.
La hierba que crece sola
Switchgrass no es exótico. Es una planta perenne nativa de América. Prospera en llanuras abiertas. Está duro. Resistente. En algunas regiones, es prácticamente invasivo.
Un estudio de tres años realizado en Dakota del Norte (publicado en 2005) nos dio cifras concretas. Si se las deja solas, ciertas variedades produjeron más de siete toneladas de biomasa por acre. La biomasa es sólo el material vegetal cosechado. Las precipitaciones y el tipo de suelo afectaron el tonelaje exacto. ¿Pero siete toneladas? Eso es sustancial.
No necesita mucha ayuda. Resistente a la sequía. Fertilizante mínimo.
Piense en lo que eso significa para el aporte de combustibles fósiles. Los tractores queman diésel. Las bombas de riego consumen energía. La producción de fertilizantes consume mucha energía. Menos de los tres significa menos combustible fósil gastado. Menos costo. Menos emisiones de gases de efecto invernadero.
Sus defensores argumentan que esto también aumenta la seguridad energética de Estados Unidos. ¿Por qué importar combustible cuando puedes cultivarlo en Estados Unidos?
De la celulosa al etanol
El combustible aquí es etanol celulósico. Comienza con la materia prima del pasto varilla, la materia prima vegetal.
El proceso descompone la celulosa. Ese es el componente estructural de las paredes celulares de las plantas. Una vez que rompes la celulosa en componentes básicos, agregas levadura. Ocurre la fermentación. Obtienes alcohol. Refinarlo. Tienes combustible de etanol.
La propuesta de valor es simple: más celulosa equivale a más etanol. Switchgrass tiene aproximadamente un 70% de carbohidratos complejos. Celulosa.
Hay una ventaja. Lignina. Este subproducto se forma cuando se elimina el agua de la celulosa. Es prometedor. Si la lignina puede alimentar las plantas de producción de etanol, el proceso se vuelve autosostenible. El combustible produce el combustible.
Las matemáticas de la energía
Michael Wang, del Laboratorio Nacional Argonne, hizo cálculos. Siguió todo, desde la producción de fertilizantes hasta la distribución de etanol.
Su hallazgo fue crudo. Una unidad de entrada de energía creaba diez unidades de producción.
Compare eso con el etanol de maíz. Switchgrass gana fácilmente.
Compare eso con la gasolina. La gasolina tiene un ratio energético de 0,81. Pones más energía de la que sacas. Es una pérdida neta.
Wang también analizó las emisiones. El etanol de pasto varilla puede requerir un 70% menos de combustible fósil para producirse que la gasolina. Y el etanol E85 (una mezcla de 85% de etanol y 15% de gasolina) emite un 86% menos de gases de efecto invernadero que la gasolina pura.
Suena perfecto. Todo se alinea.
Entonces, ¿por qué no está en tu tanque?
El proceso de refinación es teóricamente simple. Relativamente hablando. Pero la realidad es más complicada. La producción de etanol a partir de pasto varilla enfrenta desafíos específicos y persistentes. La destilación no es el problema. La dificultad está en otra parte.
En la página siguiente profundizaremos en por qué es tan difícil destilar etanol de esta hierba.
La promesa del pasto varilla como un futuro salvador de energía está creciendo, pero el “futuro” está haciendo mucho trabajo pesado aquí. En este momento, sacar la celulosa de la planta es una pesadilla logística y financiera.
Las enzimas se encargan de la descomposición. Estos catalizadores biológicos digieren carbohidratos complejos y escupen celulosa y dióxido de carbono. ¿El truco? Son caros. Estás viendo aproximadamente 20 centavos por galón de etanol purificado sólo para las enzimas. La fermentación supone otro obstáculo para el proceso. La levadura necesita su propio cóctel de enzimas específico, lo que eleva aún más los costos.
Albert Kausch, un genetista vegetal, puso precio a esta realidad en 2006. Los métodos actuales sitúan el etanol celulósico en 2,70 dólares el galón. Más barato que la gasolina, claro. Pero Kausch cree que debería estar más cerca de 1 dólar. ¿Cómo? Desarrollando enzimas más baratas. Idealmente, necesitamos una única enzima que pueda descomponer la celulosa y fermentar el etanol. Una herramienta. Dos trabajos. Cero desperdicio.
La logística del combustible corrosivo
Llevar el combustible de la refinería a la bomba es igual de complicado. El etanol corroe los metales. Es corrosivo. No se puede pasar por los mismos oleoductos que se utilizan para el petróleo y el petróleo.
Entonces, lo transportas. Grandes camiones cisterna. Esto mata la relación de energía. Estás quemando combustibles fósiles para mover el combustible mismo. La ganancia neta de energía se reduce.
Michael Wang del Laboratorio Nacional Argonne ve una solución. Sistemas ferroviarios. “Cuando se refina en el Medio Oeste y se transporta al Oeste, el transporte es un problema”, señala Wang. Utilice el ferrocarril para recorridos largos. ¿Distancias cortas? Los camiones están bien. Allí el impacto energético es insignificante. ¿Pero a campo traviesa? El ferrocarril es la única manera de evitar el colapso del equilibrio energético.
Límites de tierras y objetivos de rendimiento
No hay suficiente tierra para una adquisición total del pasto varilla. Un análisis de la Universidad de Tennessee examinó las cifras concretas. También tuvieron en cuenta los residuos de cultivos del pasto varilla: los tallos, las semillas y los restos después de la cosecha.
¿El resultado? 153 millones de toneladas secas al año. Ese es el máximo. ¿Qué nos compra eso? Una reducción del 5,3 por ciento en el consumo anual de gasolina en Estados Unidos. Eso es todo.
El presidente George W. Bush quería 35 mil millones de galones de combustible renovable para 2017. Esta producción está muy por debajo de esa meta. Es una gota de agua en comparación con el consumo nacional.
Jason Grumet de la Comisión Nacional de Política Energética (NCEP) tiene un ángulo diferente. Tecnología. Sugiere cultivar variedades de pasto varilla con mayores rendimientos de toneladas por acre. Si podemos aumentar el rendimiento, la eficiencia de la producción de etanol aumentará en un tercio. ¿Y si combinamos eso con duplicar la eficiencia del combustible de los vehículos? Las matemáticas empiezan a funcionar.
¿Quién paga por el sueño?
El efectivo está ahí. Los grandes jugadores están apostando en grande.
BP Amoco donó 500 millones de dólares a la Universidad de California – Berkeley y la Universidad de Illinois – Champaign para un centro de investigación conjunto. Chevron dio a la Universidad de California-Davis 25 millones de dólares y a Georgia Tech 12 millones de dólares. El Departamento de Energía de Estados Unidos entregó 125 millones de dólares al Laboratorio Nacional Oak Ridge.
No se trata sólo de caridad corporativa. Estas empresas quieren ayuda del gobierno. Piden garantías de inversión y exenciones fiscales. Necesitan que los financieros se sientan seguros al invertir dinero en tecnología celulósica.
El entusiasmo es palpable. El apoyo público es alto. El dinero fluye. Es fácil imaginar un mundo donde el pasto varilla llenará el tanque en unas pocas décadas.
Pero los escépticos persisten. Algunos dudan que la hierba pueda dar resultados. Otros se preocupan por las consecuencias si esto lo hace.
Críticas a los biocombustibles
El enfrentamiento entre el pasto varilla y el etanol de maíz
La batalla por el futuro de las materias primas para biocombustibles se está intensificando. Es maíz versus pasto varilla, y lo que está en juego es regional. Dado que la geografía dicta qué crece y dónde, muchas áreas tienen un interés creado en qué cultivo gana. Cuando se analizan las cifras concretas (costos de producción, ratios de energía y emisiones de gases de efecto invernadero), el etanol a base de maíz simplemente no puede competir con el etanol derivado del pasto varilla.
Los procesos son diferentes. El etanol de maíz utiliza sólo el grano. Ya sabes, la parte que comen los humanos. El resto es desperdicio. Irónicamente, en teoría, esos residuos podrían usarse para etanol celulósico, pero comercialmente se descartan. Switchgrass toma una ruta diferente. Procesa toda la planta, o al menos las partes fibrosas importantes que el maíz ignora.
Uso de la tierra y eficiencia del rendimiento
Los requisitos de terreno favorecen el pasto perenne. En Iowa, donde el suelo está por encima del promedio, el maíz produce alrededor de 4,8 toneladas por acre. Eso es decente. Pero un estudio realizado en 2005 en Dakota del Norte mostró que el pasto varilla producía alrededor de siete toneladas por acre. Más importante aún, el pasto varilla no necesita una capa superior de tierra. Prospera en tierras marginales.
El Laboratorio Nacional de Oak Ridge hizo los cálculos para ampliar esto. Su informe concluyó que alimentar el 50% de los vehículos estadounidenses con etanol requeriría 180 millones de acres de pasto varilla. Eso es el 40% de toda la tierra agrícola de Estados Unidos. Eso suena como un enorme trozo de tierra.
Jason Grumet, de la Coalición Nacional para el Progreso del Maíz al Etanol, tiene un contrapunto. Él cree que el progreso constante en I+D podría reducir la necesidad de tierra a 30 millones de acres en 20 a 30 años. Ese número es significativo porque coincide aproximadamente con la superficie cultivada en el Programa de Reservas de Conservación (CRP).
La controversia del programa de reservas de conservación
El CRP paga a los agricultores para que dejen las tierras en barbecho. Reduce el impacto ambiental agrícola. El argumento de Grumet implica que podríamos cultivar combustible en estas tierras ociosas existentes. Los críticos tienen una opinión diferente.
Los escépticos señalan que las tierras del CRP se reservan precisamente porque no pueden producir cultivos de alta calidad. Si las principales empresas energéticas empiezan a invertir dinero en la producción de pasto varilla, su objetivo será el máximo rendimiento. Un alto rendimiento requiere un buen suelo. Por lo tanto, las empresas pueden llegar a preferir tierras cultivables a tierras marginales.
Esto crea un conflicto directo. La producción de energía podría canibalizar la producción de alimentos.
Dinámica de alimentos versus combustibles
Ya utilizamos una pequeña porción de cultivos alimentarios como combustible. Si los biocombustibles se convierten en nuestra principal fuente de energía, la competencia por la tierra se intensifica. El Dr. Eric Holt-Giménez, del Instituto de Políticas Alimentarias y de Desarrollo, advierte sobre los efectos económicos en cadena.
Cuando los precios del combustible suben, los precios de los alimentos también suben. Se trata de costos de producción y transporte. Holt-Giménez sostiene que si los alimentos y la energía compiten por la misma tierra, la relación se vuelve recíproca. Los precios de los alimentos podrían aumentar los costos de la energía, del mismo modo que los costos de la energía aumentan los costos de los alimentos.
También existe una preocupación humanitaria. Los programas de excedentes de alimentos para los países hambrientos podrían agotarse. ¿Por qué? Porque los excedentes de alimentos son más fáciles de convertir en biomasa para etanol que de transportar como ayuda.
Escepticismo e impulso
No todo el mundo está convencido. Algunos investigadores creen que el revuelo en torno al etanol celulósico es demasiado optimista. Citan estudios que muestran una proporción energética más baja que la anunciada. Estos estudios son menos numerosos. Reciben mucha menos atención.
La narrativa predominante es más optimista. Si la financiación y la opinión pública son un indicador, el etanol de pasto varilla está avanzando. La tecnología aún no es perfecta. La cadena de suministro no está probada a escala. Pero la dirección es clara.
Estamos pasando de un modelo que prioriza los alimentos a un modelo que prioriza la energía. El suelo decidirá qué cultivos crecerán. El mercado decidirá qué precios se mantendrán. El resultado sigue siendo incierto.
El costo real de la gasolina verde
Los números en la página son fáciles de malinterpretar. Ves un resultado de laboratorio y piensas que la revolución está aquí. No lo es.
El etanol de maíz es una pérdida neta de energía si se cuenta cada gota de diésel que utiliza el tractor y cada kilovatio-hora que enciende la destilería. El retorno energético de la inversión es escaso. Marginal. Switchgrass cambia las matemáticas.
Crece en tierras que el maíz no puede tocar. No necesita replantación anual. Se cosecha una vez, se espera dos años y se vuelve a cosechar. El sistema raíz permanece quieto. Retiene el suelo. Secuestra carbono de una manera que los cultivos en hileras nunca lo hacen.
¿Por qué Switchgrass gana al maíz?
La mayoría de la gente asume que todos los biocombustibles son iguales. No lo son.
El maíz requiere fertilizantes nitrogenados intensos. Ese fertilizante libera óxido nitroso, un gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO2. ¿Pasto varilla? Fija su propio nitrógeno del aire. No se necesita fertilizante después del segundo año.
El rendimiento por acre es menor que el contenido de almidón del maíz, sí. Pero el costo de los insumos es casi nulo. No compras semillas todas las primaveras. No estás labrando cada otoño. Sólo estás cortando el césped.
“La investigación de Switchgrass tiene como objetivo crear etanol para impulsar vehículos a 1 dólar por galón”. — Newswise, diciembre de 2006
Ese precio no es mágico. Es agronomía. Es biología. Es la diferencia entre alimentar una máquina y alimentar un césped.
La brecha de infraestructura
Saber que funciona es una cosa. Introducirlo en tu tanque es otra.
No tenemos las bombas. No tenemos silos de almacenamiento para etanol celulósico a escala. Las refinerías que existen hoy están construidas para maíz. Son calientes, ácidos y frágiles. Switchgrass es más duro. Rico en lignina. Requiere diferentes enzimas. Diferentes perfiles de calor.
El Departamento de Energía está invirtiendo dinero en I+D. El Laboratorio Nacional de Oak Ridge está descifrando el código de la hidrólisis enzimática. Quieren descomponer la celulosa sin quemarla. Sin desperdicio.
Pero la política avanza más lentamente que la ciencia. Los créditos fiscales favorecen los cultivos establecidos. El lobby del maíz tiene mucho dinero. Switchgrass es una planta perenne en un mundo de plantas anuales.
¿Dónde crece?
No en todas partes.
Prospera en tierras marginales. Oeste de Dakota del Norte. Las Dakota. Partes del Medio Oeste donde los rendimientos del maíz caen debido a la calidad del suelo. No compite con la producción de alimentos porque no quiere ser alimento.
En Brasil, el etanol de caña de azúcar funciona gracias al clima. En Estados Unidos tenemos hectáreas. Simplemente nos falta la cadena de procesamiento.
La Reserva Estratégica de Petróleo permanece inactiva, llena de crudo procedente de regiones geopolíticamente inestables. Imagínese llenar esos tanques con etanol del pasto varilla local. La seguridad energética no se trata de encontrar más petróleo. Se trata de desvincularse del precio spot global.
El resultado final
¿Es mejor para el medio ambiente?
Sí. Pero no porque sea “verde”. Porque es eficiente.
El etanol de maíz ahorra quizás un 20% de energía neta. ¿Pasto varilla? Las estimaciones oscilan entre el 200% y el 900% según el estudio y el método de procesamiento. Wang, del Laboratorio Nacional Argonne, muestra importantes reducciones de GEI. Lang en Cornell se mostraba escéptico con respecto al maíz. No ha sido tan duro con el césped.
La tecnología existe. El cultivo existe. La tierra existe.
Sólo tenemos que dejar de intentar destilar cereales y empezar a destilar residuos.
