Producción de bioetanol a partir de biomasa residual

Se evidencia un importante interés hacia la utilización de fuentes alternativas de energía, debido principalmente al aumento en el consumo energético mundial y a la necesidad de contrarrestar los problemas ambientales asociados al uso de combustibles fósiles.

Producción de bioetanol a partir de biomasa residual / Foto: IIGE

Se evidencia un importante interés hacia la utilización de fuentes alternativas de energía, debido principalmente al aumento en el consumo energético mundial y a la necesidad de contrarrestar los problemas ambientales asociados al uso de combustibles fósiles. Es por ello que, la Constitución de la República del Ecuador de 2008, alineada a esta necesidad, determina la responsabilidad del Estado para promover la eficiencia energética, el desarrollo y uso de prácticas tecnológicas diversificadas, no contaminantes, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberanía alimentaria, el equilibrio ecológico de los ecosistemas, ni el derecho al agua.

El cambio de matriz energética implica retos, para lo cual es imprescindible el fortalecimiento de la investigación para el análisis de la aplicación de nuevas tecnologías que permitan aprovechar eficientemente los recursos energéticos renovables acorde a la realidad nacional y la disposición de los recursos locales.

A nivel mundial, tanto el sector público como privado, la academia y centros de investigación han desarrollado una serie de investigaciones con el fin de explorar fuentes de energías independientes a la producida por los derivados del petróleo, siendo algunas de ellas la energía contenida en las corrientes de aire (eólica), la radiación del sol (solar), las corrientes del agua (hidráulica y mareomotriz), el calor existente debajo de la superficie de la Tierra (geotermia), así como, aquella que se encuentra contenida en la materia orgánica (biomasa). De manera particular, la biomasa al ser abundante en el planeta, es considerada como la cuarta mayor fuente generadora de energía primaria en el mundo, según el estudio publicado en el año 2017 por García R. en su artículo Fuentes de biomasa para conversión térmica (Biomass sources for thermal conversión).

“El estudio de la biomasa como fuente de energía, trae consigo no solo beneficios energéticos y ambientales, sino también sociales, al revalorizar residuos existentes en las zonas agrícolas con alta participación del sector rural campesino.”

La biomasa procede de cultivos energéticos y residuos de actividades agrícolas, silvícolas y ganaderas; así como también, de procesos industriales o residuos sólidos urbanos, a partir de los cuales, pueden obtenerse diversos recursos energéticos (combustibles sólidos, líquidos y gaseosos) expresados como biogás, gas de síntesis, biodiésel, bioetanol, pélets de biomasa, entre otros. Ecuador por su actividad económica y sus bondades climáticas, es un productor de biomasa en potencia, característica que impulsa al desarrollo de Importantes investigaciones en torno al aprovechamiento de este recurso. Para ello, el Instituto de Investigación Geológico y Energético (IIGE), dentro de sus temáticas de investigación, cuenta con una línea especializada en el desarrollo de estudios para el aprovechamiento energético de biomasa.

En este contexto, desde el año 2017 con financiamiento de la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID), el IIGE arrancó con el Estudio de la viabilidad técnica de producción de bioetanol a partir de la cáscara del fruto de Jatropha curcas, más conocida en la costa ecuatoriana como piñón. Durante esta etapa inicial, se implementaron nuevas metodologías de caracterización de biomasa para la cuantificación de carbohidratos estructurales con el interés de evaluar, a escala laboratorio, el potencial de producción de bioetanol a partir de la celulosa presente en este residuo. Durante esta etapa se contó con la cooperación del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) de España y como resultado, se generó un esquema de producción de etanol que incluye procesos de trasformación fisicoquímicos como: pretratamiento hidrotérmico, hidrólisis enzimática, fermentación y destilación.

En el año 2019 con base en los resultados obtenidos, se desarrolló la Implementación de una planta prototipo para la producción de etanol a partir de la cáscara de piñón (Figura 1), a través de la cual se validaron los resultados obtenidos a escala laboratorio y se pretende extender a una tercera fase de pruebas con otros tipos de biomasa con la finalidad de evaluar el potencial de producción de bioetanol a partir de diferentes residuos agrícolas en Ecuador.

La validación consistió en replicar el esquema de producción de etanol, definido a escala laboratorio, en volúmenes de trabajo mayores en la planta piloto, siendo una de las tareas más importantes tanto durante el diseño de la planta como durante su operación normal, ya que el trabajar con volúmenes mayores implica tomar nuevas consideraciones como mecanismos de trasferencia de calor y monitoreo constante de variables de operación. Durante esta etapa se evidenció que los resultados obtenidos a escala piloto, pese a ciertos cambios impuestos para lograr operatividad en la planta piloto, muestran mucha similitud con los resultados obtenidos en laboratorio, lo cual significa que, el diseño de los reactores, las etapas de transformación y el control de las variables de operación, están acorde a las necesidades que demanda el proceso.

En este sentido, el experimentar con otros residuos permitirá realizar una comparación y priorización de los mismos para ser aprovechados a través de esta tecnología, considerando que el estudio de la biomasa como fuente de energía, trae consigo no solo beneficios energéticos y ambientales, sino también sociales, al revalorizar residuos existentes en las zonas agrícolas con alta participación del sector rural campesino. La diversificación de productos dentro de una cadena productiva aporta en la sostenibilidad de la misma, permitiendo a su vez, incrementar los beneficios de los actores. La investigación en bioenergía contribuye a la tecnificación agrícola con el uso eficiente de los recursos para el uso integral de los cultivos en beneficio de la sociedad y el ambiente.