Política y economía

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es802681k

Un estudio realizado por científicos de la Universidad de Michigan y la Academia Philips de Andover (Estados Unidos) demuestra que «las prácticas eficaces de gestión del suelo pueden reducir casi a cero la denominada "deuda de carbono" atribuida a los biocombustibles». Según este estudio, «la agricultura sin labranza» puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) imputables a los biocombustibles. Todos los resultados están publicados en un reciente número de la revista Environmental Science and Technology (volumen 43, 2009). La web de BIO (Biotechnology Industry Organization) resume el estudio de la forma siguiente: (1) en los estudios de uso del suelo actualmente publicados no se han incluido variables importantes que pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por los cultivos biomásicos, (2) gracias a la agricultura de no cultivo, la deuda de carbono asociada a la conversión de pastizales y bosques templados a la producción agrícola puede reducirse a 4 y 20 años, respectivamente, y (3) la agricultura sin labranza con cultivos de cobertura puede crear un sumidero de carbono que aumente el carbono orgánico del suelo a niveles superior a los observados en bosques y pastizales no gestionados por el ser humano». El concepto de «deuda de carbono de las materias primas biocombustibles» ha sido propuesto por David Tillman a modo de «corolario a su captura de carbono» (ver enlace informativo a continuación).  Se define como «la cantidad de dióxido de carbono liberada durante los primeros 50 años del proceso de desmonte para la producción de materias primas biocombustibles». Un concepto asociado a la «deuda de carbono» es el «período de amortización de carbono» (el período durante el que se paga la «deuda de carbono» cuando las materias primas cultivadas absorben el dióxido de carbono). Información relacionada: http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;319/5867/1235?maxtoshow=&HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&fulltext=Land+Clearing+and+Biofuel+Carbon+Debt&searchid=1&FIRSTINDEX=0&resourcetype=HWCIT (puede ser necesario formalizar una suscripción de pago para obtener acceso completo); http://biofuelsandclimate.wordpress.com/2008/02/14/biofuels-and-carbon-debt/.

---

http://www.agric.wa.gov.au/content/SUST/BIOFUEL/CSIRO_WA_Biofuels_LCA_report.pdf

La Organización para la Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) ha publicado recientemente un informe sobre los resultados de un análisis del ciclo vital (ACV) de los efectos ambientales y emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en Australia Occidental.  El ACV es una técnica que ayuda a evaluar y valorar los impactos ambientales y similares sobre un producto, proceso o servicio. Esto se puede conseguir (1) realizando un inventario de materias primas, productos, emisiones de contaminantes al medio ambiente y flujos energéticos, (2) evaluando los flujos de materiales y energía para analizar sus posibles impactos ambientales y (3) interpretando los resultados como ayuda para los procesos de decisión.  En el estudio se plantean, entre otras, las siguientes conclusiones: (1) los biocombustibles E10 (mezcla de etanol al 10%) y B5 (mezcla de biodiésel al 5%) pueden conseguir «reducciones de gases de efecto invernadero» equivalentes a una reducción del 6% de las emisiones de GEI del sector del transporte en Australia Occidental, (2) la producción de electricidad de la fábrica de etanol (mediante el aprovechamiento del biogás generado por el tratamiento anaeróbico de los flujos de residuos de la fábrica) contribuye de forma significativa a reducir las emisiones de GEI, (3) el etanol biocombustible tiene un rendimiento energético positivo neto equivalente a la producción de 9,7 unidades de energía utilizable por cada unidad de energía fósil utilizada en el proceso productivo del etanol. El informe completo del ACV está disponible en la web del Departamento de Agricultura y Alimentación de Australia Occidental (ver dirección de Internet). Más información sobre el análisis del ciclo vital en las siguientes direcciones: http://www.umich.edu/~nppcpub/resources/compendia/CORPpdfs/CORPlca.pdf
http://www.epa.gov/nrmrl/lcaccess/http://www.pre.nl/life_cycle_assessment/

Procesos y producción

http://insciences.org/article.php?article_id=2196

Investigadores del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Wisconsin Madison (Estados Unidos) han diseñado un proceso de «transformación química simple» para convertir la biomasa lignocelulósica en biocombustibles. Su estudio se ha publicado recientemente en la revista Journal of the American Society. Actualmente, la vía bioquímica es la más utilizada para convertir biomasa lignocelulósica en el biocombustible etanol (a menudo denominado «etanol celulósico»). Para ello se utilizan procesos de varias fases, empezando por el pretratamiento (eliminación de la lignina) y pasando por la sacarificación (conversión de la celulosa en azúcares simples) hasta llegar a la fermentación (conversión microbiana de los azúcares simples en etanol). El proceso químico publicado utiliza un sistema disolvente que está pendiente de obtener patente por el que se disuelve la celulosa de la biomasa vegetal y la convierte en el producto químico 5-hidroximetilfurfural (HMF) (primera fase). Se dice que el HMF es una «plataforma química» desde la cual se pueden fabricar otros biocombustibles útiles. Según Ronald Raines, estudiante de doctorado y coautor del artículo, el sistema disolvente «no es corrosivo, peligroso, caro o maloliente».  El proceso de conversión de la celulosa en HMF tampoco se ve afectado por la presencia de lignina, proteína y otros componentes de la biomasa vegetal. En la segunda fase, el HMF obtenido se transforma en 2,5-dimetilfurano (DMF), un biocombustible prometedor. Este proceso se ha probado con caña de maíz y serrín de pino. El rendimiento actual del proceso se estima en 30 galones de producto biocombustible por tonelada de biomasa procesada. La segunda fase todavía está en proceso de optimización.

Materias primas

http://news.rutgers.edu/medrel/research/sequencing-of-sorghu-20090127

Un equipo internacional de científicos y colaboradores de la Universidad de Rutgers (Estados Unidos) ha descrito recientemente el genoma del sorgo en un artículo publicado en la revista Nature de 29 de enero de 2009. Joachim Messing, Director del Instituto Waksman de la Universidad de Rutgers y coautor del artículo, desarrolló el «procedimiento de secuenciación al azar» utilizado en este trabajo. Según el artículo publicado en la página web de la Universidad de Rutgers, «este procedimiento tiene en cuenta que los grandes genomas, como los de muchas especies vegetales y el ser humano, son muy repetitivos. En lugar de realizar lecturas secuenciales individuales, los científicos han utilizado lecturas secuenciales por parejas que les permiten saltar las secuencias repetidas que constituyen un 62% del sorgo y obtener una representación precisa y contigua de todo el genoma de la planta». Este desarrollo abre el camino para obtener mejores variedades de sorgo que puedan adaptarse a la producción de alimentos o biocombustibles.

---

http://www.undeerc.org/news/newsitem.aspx?id=331

El Centro de Investigación Energética y Ambiental (EERC) de la Universidad de Dakota del Norte (Estados Unidos) ha recibido una subvención por importe de un millón de dólares «para evaluar tecnologías de refino de aceites renovables para la producción comercial de combustible diésel, queroseno y otros combustibles y productos químicos a partir de cultivos oleaginosos de Dakota del Norte». Uno de los cultivos viables que se está estudiando para la producción de biocombustibles es una planta tolerante a la sequía denominada «crambe» (Crambe abyssinica), que produce un aceite no comestible. El proyecto (en colaboración con la empresa Tesoro Corporation) está financiado por la Comisión de Industria de Dakota del Norte (NDIC) y por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. El aceite de crambe puede considerarse una «materia prima biocombustible de segunda generación», porque no es una materia prima de uso alimentario y además su cultivo requiere muy pocos insumos agrícolas (es decir, agua y fertilizantes).

---

http://edis.ifas.ufl.edu/pdffiles/AG/AG32700.pdf

Un informe del Instituto de Ciencias Alimentarias y Agrícolas de la Universidad de Florida (Estados Unidos) estudia las posibilidades de la caña común (Arundo donax) como materia prima biocombustible. La Arundo donax, se considera a menudo una «maleza nociva e invasora» La Arundo donax está clasificada como «hierba perenne C3» y crece en densas matas de entre 1,5 y 6 metros de altura.  Los tallos tienen entre 1,25 y 2,5 cm de diámetro y son huecos, parecidos al bambú. La caña común tiene un poder calorífico superior (PCS) de unos 18.600 Kj/kg. La transformación de la caña común en biocombustible puede hacerse mediante la gasificación y posterior conversión en «biocombustibles sintéticos» o conversión en etanol celulósico por tratamientos secuenciales que incluyen pretratamiento, sacarificación y fermentación. Más información sobre la caña común en las siguientes direcciones: http://www.tripleoaks.com/wpgdisplay.php?id=129 http://es.wikipedia.org/wiki/Arundo_donax

Noticias y tendencias

http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/es800367m

Investigadores de la Universidad de Texas en Austin (Estados Unidos) han formulado recientemente un índice de «intensidad hídrica» que utilizan para comparar y valorar el consumo y la extracción de agua durante la producción y utilización de combustibles convencionales y alternativos. Este índice de intensidad hídrica se expresa en «utilización de agua por milla recorrida» (en unidades: galones de agua por milla).  Sus resultados demuestran que la menor intensidad hídrica (menos de 0,15 gal./milla de consumo y 1 gal./milla de extracción) corresponde a los vehículos ligeros que utilizan: (1) gasolina o gasóleo convencionales derivados del petróleo, (2) biocombustibles obtenidos de cultivos de secano, (3) hidrógeno derivado del metano o de la electrólisis a través de electricidad renovable no térmica, o (4) electricidad obtenida de recursos energéticos renovables no térmicos. Los biocombustibles obtenidos de cultivos de regadío en Estados Unidos presentan valores relativamente altos de intensidad hídrica en los vehículos ligeros. Con etanol de maíz, las intensidades de consumo y extracción de agua fueron de 28 gal./milla y 36 gal./milla respectivamente. Con biodiésel de soja, las intensidades de consumo y extracción de agua fueron de 8 gal./milla y 10 gal./milla respectivamente. Los países con recursos hídricos limitados quizá necesiten realizar un análisis preciso de sus propias políticas nacionales en materia de biocombustibles teniendo en cuenta los posibles efectos de los combustibles alternativos sobre la utilización de agua. Todos los resultados del estudio están publicados en el número de septiembre de 2008 de la revista Environmental Science and Technology (URL anterior).

---

http://www.biotechnologyforbiofuels.com/content/1/1/5

Científicos de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) y de la Estación de Investigación Sur del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) han analizado el efecto del pretratamiento hidrotérmico de la paja de trigo sobre la matriz de la pared celular de la paja y su composición utilizando un microscopio de fuerza atómica y un microscopio electrónico de barrido. El pretratamiento suele ser el primer paso en la producción de etanol celulósico a partir de biomasa lignocelulósica, como la paja de trigo. Normalmente tiene por objeto deslignificar (eliminar la lignina) las fibras celulósicas de la biomasa vegetal para que sean más susceptibles a la conversión enzimática en azúcares para la producción de etanol. El tratamiento hidrotérmico es una de las opciones de pretratamiento. Con este método, la paja de trigo cortada y precalentada (80°C) se introduce en un reactor estanco y se inyecta un chorro de aire a 195°C durante un tiempo medio de reacción de 6 minutos. El tratamiento hidrotérmico se considera un método de pretratamiento menos agresivo que el tratamiento de explosión de vapor (calentar la biomasa con vapor a presión y despresurizar rápidamente para que exploten las fibras). Según el informe, «los últimos resultados indican que no es necesario un pretratamiento agresivo en un sistema industrial económicamente viable». Los científicos han descubierto que el tratamiento hidrotérmico «no degrada la estructura fibrilar de la celulosa, pero causa una profunda relocalización de la lignina». También se ha observado una eliminación parcial de cera y hemicelulosa. La paja tratada hidrotérmicamente presenta cambios similares a los que sufre la paja sometida a explosión por vapor. Más información en la revista online Biotechnology for Biofuels.

---

http://biofuelsdigest.com/blog2/2009/02/19/german-researchers-identify-new-enzyment-to-convert-xylose-to-ethanol-in-a-single-step-eliminates-costly-two-step-process-for-cellulosic-ethanol/

La biomasa vegetal suele ser objeto de un tratamiento previo y disgregación (sacarificación) en una mezcla de azúcares simples (también denominados «monosacáridos») antes de someterse a fermentación para obtener etanol. La levadura Saccharomyces cerevisiae es el microorganismo más utilizado para fermentar la mezcla de monosacáridos. El problema de la fermentación del etanol por la S. cerevisiae es que esta levadura sólo utiliza la glucosa (el azúcar hexosa) de la mezcla de monosacáridos. Hay otros monosacáridos además de la glucosa (como la pentosa xilosa) que pueden convertirse en etanol, pero la S. cerevisiae no lo hace. Las estrategias para aprovechar la xilosa por medio de cepas de S. cerevisiae nuevas o mejoradas podrían ayudar a incrementar la producción de etanol celulósico. Sin embargo, la biología molecular no ha logrado insertar enzimas de conversión de la xilosa en la S. cerevisiae hasta hace muy poco. Un grupo de científicos alemanes (del Instituto de Biociencias Moleculares de la Universidad Goethe de Frankfurt) ha conseguido recientemente clonar y expresar una «nueva clase de xilosa isomerasa altamente activa de la bacteria anaerobia Clostridium phytofermentans en la S. cerevisiae». Su descubrimiento se ha publicado en la revista Applied and Environmental Microbiology.  Con una cepa de S. cerevisiae capaz de convertir tanto la glucosa como la xilosa en etanol, se podría aumentar el rendimiento y reducir el coste de producción del etanol celulósico.

---

http://www.genencor.com/cms/connect/genencor/media_relations/news/archive/2009/gen_pressrelease_436_en.

En la producción de etanol celulósico a partir de biomasa vegetal, la celulosa del material se disgrega en azúcares simples, de forma que los microorganismos puedan convertirlos en etanol. Esta fase de disgregación (también conocida como «sacarificación» o «hidrólisis») suele llevarse a cabo añadiendo enzimas degradadoras de la celulosa, denominadas «celulasas». El coste de las enzimas celulasas es considerado uno de los factores que explican el elevado coste de producción del etanol celulósico. También es una de las razones por las que todavía no se ha conseguido el despegue definitivo de la producción comercial de etanol celulósico. Recientemente, Genencor (una compañía biotecnológica global) ha lanzado una nueva enzima (denominada «Accelerase 1500») que aparentemente puede ayudar a reducir el coste de producción del etanol celulósico. «Accelerase 1500» es un producto enzimático mejorado con mayor actividad, que puede traducirse en un «incremento de los rendimientos de etanol y un funcionamiento eficaz en muy diversos procesos». Las enzimas celulasas que contiene el producto se obtienen por medio de un proceso de fermentación que utiliza una cepa microbiana de Trichoderma reesei modificada genéticamente.

---

http://biofuelsdigest.com/blog2/2009/02/20/reuters-publishes-table-of-cellulosic-ethanol-plants-in-operation-planned-finds-311-mgy-in-planned-ce-capacity/

La agencia Reuters del Reino Unido ha publicado una lista de fábricas de etanol celulósico existentes en Estados Unidos (clasificadas en las categorías «en servicio, piloto», «comercial, en construcción» y «piloto, en construcción») (todavía no existe la categoría de fábricas de producción comercial en servicio). Desde el mes de febrero de 2009, hay cinco fábricas en la categoría de fábricas piloto en servicio a escala comercial (con una capacidad de producción de entre 0,02 Mgy y 1,5 Mgy) (Mgy = millones de galones anuales). Verenium Corporation y KL Energy Corporation alcanzaban la mayor capacidad de producción en fábricas piloto (1,4 Mgy y 1,5 Mgy, respectivamente). Entre las materias primas utilizadas están la caña de maíz, las mazorcas de maíz, la madera y el bagazo. En la categoría de «comercial, en construcción» hay diecinueve empresas. La capacidad de producción de las fábricas comerciales en construcción oscila entre 12 Mgy y 36 Mgy y las materias primas utilizadas son biomasa maderera (3 fábricas), cáscara de arroz, caña de maíz y sorgo dulce. También hay veinte fábricas piloto en construcción.