Biocombustibles: ¿bendición o placebo?

Fabricar combustible de productos agrícolas puede ser bueno para el planeta…tras un par de avances.

Sueños verdes
Cuando Dario Franchitti ganó las 500 millas de Indianapolis con su elegante coche anaranjado y negro, de 670 caballos de fuerza, el vivaz escocés escribió una nota peculiar en la historia deportiva.

Se convirtió en el primer piloto en ganar la icónica carrera automovilística estadounidense con etanol puro: la bebida transparente de alto octanaje elaborada con maíz cuyos partidarios ?desde agricultores de la región central de Estados Unidos hasta políticos de alto rango? esperan que pronto reemplace a la gasolina como el combustible de automóviles preferido en EUA.

El hecho de que Indy use este alcohol es sólo un indicador de la furiosa carrera hacia los biocombustibles caseros, sustitutos de gasolina y diesel, fabricados con productos agrícolas como maíz, soya y caña de azúcar. Sus defensores dicen que estos combustibles renovables podrían encender nuestra moribunda economía rural, ayudar a sacarnos de una complicada dependencia de Medio Oriente y ?lo mejor de todo? eliminar las crecientes emisiones de dióxido de carbono.

A diferencia del antiguo carbono liberado por la quema de combustibles fósiles, que a cada minuto eleva el termostato de la Tierra, el carbono de los biocombustibles proviene de la atmósfera, que las plantas capturan mientras crecen. En teoría, consumir un tanque de etanol podría incluso hacer que manejar un coche Indy tuviera un balance neutro de carbono.

La palabra clave es «podría». Los biocombustibles que se ofrecen hoy en Estados Unidos obran maravillas para los agricultores y para los gigantes agrícolas, como Archer Daniels Midland y Cargill, pero hacen poco por el ambiente. El maíz que requiere grandes dosis de herbicida y de fertilizante de nitrógeno puede erosionar la tierra más que cualquier otro cultivo.

Producir etanol de maíz consume casi tanto combustible fósil como el que reemplaza. El biodiesel de soya consume apenas un poco menos. Los ambientalistas temen que el aumento en el precio de estos dos cultivos obligará a los agricultores a arar unos 14 millones de hectáreas de tierras de labranza marginales, ahora reservadas para la conservación de los suelos y de la vida silvestre, con lo que potencialmente se liberaría incluso más carbono de los campos en barbecho.

El auge ya elevó los precios del maíz a alturas nunca antes vistas y ha fomentado que los agricultores estadounidenses siembren el mayor cultivo desde la Segunda Guerra Mundial. Cerca de una quinta parte de la cosecha se convertirá en etanol: más del doble que hace sólo cinco años.

Sin embargo, la perspectiva de las dunas ámbar de las cosechas locales de energía es demasiado seductora para ser ignorada, especialmente ante el ejemplo de Brasil. El año pasado, 30 años después de haber lanzado un programa intensivo para reemplazar la gasolina por etanol de caña de azúcar, Brasil anunció que, gracias al etanol y a un incremento en la producción nacional de petróleo, se había liberado de la importación del hidrocarburo.

Inversionistas, encabezados por Richard Branson, el presidente de Virgin Atlantic, y Vinod Khosla, famoso por Sun Microsystems, se interesaron en esa idea e invirtieron más de 70 000 millones de dólares en compañías de energía renovable. «Podemos crear etanol de una manera increíblemente simple ?dice Nathanael Greene, investigador principal del Natural Resources Defense Council?.

Pero hay muchos caminos que nos llevan a un futuro lleno de beneficios para la vida silvestre, para el carbono de los suelos y en general». La clave, según Greene y otros, es resolver cómo fabricar combustible de material vegetal que no sirva de alimento: olote, pasto de las praderas, árboles de crecimiento rápido o incluso algas. Ese enfoque, junto con vehículos y comunidades más eficientes, dice Greene, «podrían eliminar nuestra demanda de gasolina para 2050».

Hace un siglo, el primer automóvil de Henry Ford funcionaba con alcohol, mientras que Rudolf Diesel arrancaba el suyo con aceite de maní. Pero ambos inventores descubrieron que el «aceite de piedra» [petra oleum], después de ser refinado ligeramente, daba mayor rendimiento por litro que el combustible vegetal, y que además era más barato.

El petróleo pronto reemplazó a los combustibles vegetales. Únicamente en periodos de escasez ?como el embargo petrolero de la OPEP en 1973-, Estados Unidos y otros países recurrieron al etanol, mezclándolo con gasolina para estirar las existencias. Sólo hasta el año 2000, el alcohol para combustible regresó, principalmente como aditivo en mezclas de gasolina menos contaminantes.

Los partidarios del etanol señalan que la industria petrolera también ha disfrutado de grandes subsidios durante décadas, incluidos miles de millones de dólares al año en incentivos fiscales, así como decenas de miles de millones de dólares anuales para defender los campos petroleros en Medio Oriente, aun antes de la Guerra de Irak, sin mencionar los costos no considerados para la salud y el medio ambiente derivados de la contaminación producida por automóviles, camiones e industria petrolera en sí.

Y mientras las subvenciones petroleras fluyen a las manos de las compañías más ricas del mundo, los subsidios para el etanol alientan un renacimiento en los pequeños poblados del interior de EUA con nombres como Wahoo, Nebraska.

Este verano, con las 16 plantas de etanol de Nebraska preparándose para consumir un tercio de la cosecha del estado, los precios del maíz se han duplicado: alcanzaron durante un breve periodo los cuatro dólares por fanega, y los cultivadores esperaban obtener las mejores ganancias de las que se tenga memoria.

«Este es el primer año en que he sembrado sólo maíz y nada de frijol», dice Roger Harders mientras termina de comer en el Café Wigwam, en Wahoo. También posee ganado que este año comerá más pasto en lugar de maíz de cuatro dólares. «Casi estás tentado a salirte del negocio del ganado y vender únicamente maíz».

Gary Rasmussen, copropietario de Case-IH, la concesionaria local de implementos agrícolas, vendió 10 cosechadoras de maíz nuevas hasta en 200 000 dólares cada una de diciembre a febrero, el doble de lo normal, y sus ventas de tractores también han aumentado.

Una pantalla de computadora que muestra los últimos precios del maíz se exhibe en el piso de ventas. «Cada vez que hay un alza en el mercado de materias primas, ves un futuro más brillante ?dice Rasmussen?. El etanol va a ser un gran impulsor».

Pese al auge, es difícil llenar a EUA con etanol. Sigue siendo principalmente un aditivo de la gasolina. Apenas unas 1 200 estaciones de servicio distribuidas casi sólo en el «cinturón del maíz» venden etanol, con la forma de E85 (85 % etanol, 15 % gasolina), que sólo puede usarse en motores especiales.

El etanol rinde 30 % menos millas por galón que la gasolina, pero un galón de unos 2.80 dólares en el centro del país es competitivo contra un galón de 3.20 dólares de gasolina. Puesto que Estados Unidos no tiene ductos importantes para el etanol, transportarlo en camión, tren o barcaza eleva el precio en otros lugares.

Pero cada vez hay más plantas de etanol. Christine Wietzki, quien de niña vivió en una granja en el oeste de Nebraska, es gerente técnica de una de las fábricas de etanol más nuevas y avanzadas en el país, la planta E3 BioFuels en el pequeño poblado de Mead de tan sólo 564 habitantes.

Casi todo lo que sucede en sus tanques y ductos es típico de cualquier destilería grande: después de todo, la gente lleva eones convirtiendo grano en alcohol. El maíz se tritura, se mezcla con agua y se calienta; se agregan enzimas que transforman el almidón en azúcares. En un tanque de fermentación, la levadura poco a poco convierte los azúcares en alcohol, que se separa del agua mediante la destilación.

El sobrante, que los destiladores llaman grano, sirve de alimento para las vacas, y parte del agua residual, alta en nitrógeno, se usa como fertilizante. El proceso también despide grandes cantidades de CO2, y aquí es donde la etiqueta verde del etanol comienza a ponerse café.

La mayoría de las plantas de etanol queman gas natural o, cada vez más, carbón para crear el vapor que requiere la destilación, añadiendo emisiones de combustible fósil al CO2 emitido por la levadura. Cultivar el maíz también requiere fertilizantes de nitrógeno, hechos de gas natural, y un uso extenso de maquinaria agrícola que funciona con diesel.

Algunos estudios del balance energético del etanol de maíz ?la cantidad de energía fósil necesaria para hacer etanol versus la energía que produce? sugieren que el etanol sale perdiendo, pues requiere más combustible fósil emisor de carbono que aquel que desplaza. Otros le dan una pequeña ventaja. Pero, sin importar cómo se hagan las cuentas, el etanol de maíz no es una panacea contra los gases de efecto invernadero.

«Los biocombustibles son un desperdicio y nos distraen de lo que realmente debemos hacer: conservar ?dice David Pimentel, de la Universidad de Cornell, uno de los más duros críticos del etanol?. Es una amenaza, no un servicio. Muchas personas lo ven como un despilfarro». Pero Wietzki y sus colegas de Mead piensan que pueden hacerlo mejor.

Esperan aumentar el balance energético y los beneficios contra los gases de efecto invernadero del etanol creando un sistema cerrado. Aquí entran las vacas. Planean alimentar las calderas con metano proveniente de dos gigantescos biodigestores de 15 millones de litros alimentados con estiércol de ganado del cebadero de junto; en esencia, usar biogás para elaborar biocombustible.

Es fácil perderles la fe a los biocombustibles si todo lo que se conoce es el etanol de maíz. Pero 9 000 km al sureste de Mead se devela un panorama más alentador. En São Paulo, Brasil, millones de conductores pasan varias horas al día en congestionamientos viales de ocho carriles, y sus motores, así como su humor, marchan felizmente a base de álcool que proviene del creciente «cinturón de azúcar».

El país ha quemando algo de etanol en sus vehículos desde los años veinte, pero para 1970 importaban 75 % de su petróleo. Cuando el embargo petrolero de la OPEP inmovilizó la economía del país, el dictador en esa época ?el general Ernesto Geisel? decidió darle un puntapié a ese viejo hábito del país.

El mandatario otorgó fuertes subsidios y financiamientos para nuevas plantas de etanol, dirigidas por Petrobras, la compañía petrolera del Estado, a fin de instalar tanques y bombas de etanol por todo el territorio, y ofreció incentivos fiscales a los fabricantes de automóviles de Brasil para producir autos diseñados para quemar etanol puro.

A mediados de la década de los ochenta, casi todos los vehículos vendidos en Brasil funcionaban exclusivamente con álcool. A los conductores brasileños les encanta la Fórmula Uno y recibieron con beneplácito esos coches, especialmente porque el etanol puro tiene un octanaje cercano a 113. Se quema mejor a una compresión mucho más alta que la gasolina, lo que permite que los motores de alcohol generen más potencia.

Pero lo mejor de todo es que los subsidios del gobierno lo abarataron significativamente. Aunque el etanol se ha topado con algunos baches en el camino. A principios de los noventa, los bajos precios del petróleo hicieron que el gobierno retirara progresivamente los subsidios, y los altos precios del azúcar dejaron a los ingenios azucareros, o usinas, sin ningún incentivo para producir el combustible.

Millones de conductores de automóviles a base de alcohol, como Roger Guilherme, ahora ingeniero supervisor en Volkswagen-Brasil, se quedaron secos. «Personas como yo teníamos que esperar dos horas o más en largas filas ?dice Guilherme en su oficina de la planta de Volkswagen en São Bernardo do Campo?. Los consumidores perdieron la confianza en el programa de alcohol.»

Una década después, cuando los precios del petróleo comenzaron a subir, los brasileños querían utilizar el alcohol de nuevo, pero en vista de su experiencia anterior, no querían estar casados con él. Por eso, los jefes de Guilherme le plantearon un reto: encontrar una manera barata para que un automóvil use ambos combustibles.

El equipo de Guilherme trabajó con ingenieros de Magneti Marelli, que provee sistemas de combustibles a Volkswagen, a fin de escribir un nuevo software para una unidad de control electrónico del motor que pudiera ajustar automáticamente la proporción aire-combustible y encendiera con una mezcla de gasolina y alcohol. @@x@@Volkswagen introdujo el primer vehículo TotalFlex de Brasil en 2003, modificando una pequeña camioneta con forma de pelota de futbol llamada Gol. Fue un éxito inmediato y pronto todos los fabricantes de automóviles siguieron su ejemplo.

Ahora, casi 85 % de los autos vendidos en Brasil son Flex: diseños pequeños y deportivos que se mueven fácilmente junto a los pesados camiones diesel en São Paulo. También está el Transporter flex: la combi de VW que aún se fabrica ahí.

El litro de alcohol cuesta al público en promedio un real menos que la gasolina, por lo que la mayoría de los vehículos flex hace años que no queman gasolina. La caña de azúcar, y no la tecnología de los motores, es la verdadera clave del auge del etanol en Brasil. Esta dulce hierba tropical que crece mucho ha sido una importante exportación para el país desde el siglo xvi.

A diferencia del maíz, en cuyo caso hay que descomponer el almidón del grano en azúcares usando enzimas costosas antes de que pueda fermentarse, todo el tallo de la caña de azúcar ya es 20 % azúcar, y comienza a fermentarse casi en cuanto es cortado. La caña produce de 2 200 a 3 000 litros de etanol por hectárea, más del doble que el maíz.

La usina São Martinho, uno de los mayores ingenios azucareros y destilerías de etanol en el mundo, se ubica en el corazón del desierto esmeralda, como uno de los columnistas de São Paulo ha apodado a la principal región cañera de ese país. Los extensos campos están alfombrados de caña hasta donde llega la vista.

Cada año, la enorme planta convierte siete millones de toneladas de caña en 300 millones de litros de etanol para los coches brasileños y 500 000 toneladas de azúcar, dirigidas principalmente a Arabia Saudita. Para satisfacer la creciente demanda de etanol, tanto aquí como en el extranjero, la compañía también está construyendo una unidad de tres millones de toneladas ?exclusivamente para etanol? en los crecientes campos de caña del estado de Goiás.

Los agricultores del desierto esmeralda pueden obtener siete cosechas de sus campos antes de volver a plantar, y las destilerías reciclan su agua residual como fertilizante. Como la mayoría de usinas en Brasil, São Martinho no consume combustible fósil ni electricidad del sistema; para calefacción y electricidad quema desperdicio de caña, conocido como bagazo, que genera un ligero superávit de potencia.

Incluso los camiones cañeros y la maquinaria agrícola queman una mezcla de diesel y etanol, mientras que el fumigador favorito de cultivos, una avioneta llamada Ipanema, es la primera aeronave de alas fijas en quemar alcohol puro. «Estamos obsesionados con la eficiencia», dice el director de la planta, Agenor Cunha Pavan.

Mientras que la proporción de energía del etanol de maíz ronda el equilibrio, «nosotros sacamos ocho unidades de etanol por cada unidad de combustible fósil», dice Isaias Macedo, uno de los principales investigadores de la caña de azúcar en Brasil. Los expertos calculan que producir y quemar etanol de caña genera de 55 a 90 % menos dióxido de carbono que la gasolina. Y Macedo prevé una mayor eficiencia.

«Podemos hacer lo mismo con dos tercios o la mitad del bagazo, administrar mejor los tractores en el campo y alcanzar niveles de 12 o 13». Pero incluso la caña de azúcar no está exenta de problemas. Mientras que casi toda la caña de São Martinho se cosecha con máquinas, la mayor parte de la caña brasileña se corta a mano; el trabajo, a pesar de estar bien pagado, es caluroso, polvoriento y agotador.

Los cortadores mueren de cansancio todos los años, dice el líder de su sindicato. Y para matar las serpientes y zafrar más fácilmente, suelen quemarse los campos antes de la cosecha, llenando el aire de hollín y liberando metano y óxido nitroso, dos potentes gases de efecto invernadero.

La expansión de la superficie cultivada con caña en Brasil ?que según los planes casi se duplicará en la siguiente década? también puede contribuir a la deforestación. Al desplazar las haciendas en las zonas agrícolas existentes, el azúcar quizá ejerza presión para que los ganaderos se vayan a territorios más profundos, como el Amazonas y las sabanas biológicamente diversas, conocidas como cerrado.

«Ahora se considera que el alcohol es un combustible ?limpio?, pero el proceso para fabricarlo es muy sucio ?dice Marcelo Pedroso Goulart, fiscal del Ministerio Público de São Paulo?. Especialmente la quema de la caña y la explotación de los cañeros». Todos los biocombustibles consumen cosechas que podrían servir para alimentar un mundo hambriento.

Un informe de la ONU concluye que, pese a los grandes beneficios potenciales, el auge de los biocombustibles podría reducir la seguridad alimenticia y elevar los precios de los alimentos en un mundo donde 25 000 personas mueren de hambre todos los días, la mayoría, menores de cinco años de edad.

De hecho, la producción de etanol ya ha disparado los precios del maíz y el azúcar, y todo parece indicar que no bajarán. Se espera que la demanda de combustible y alimentos se duplique para mediados de siglo, y muchos científicos temen que en las décadas venideras, el cambio climático mine la producción agrícola.

La única manera de aprovechar los beneficios de los biocombustibles sin ejercer presión sobre los alimentos es sacar la comida del panorama. Si bien los granos de maíz y el jugo de caña son las fuentes tradicionales de etanol, también se puede fabricar con tallos, hojas e incluso aserrín: productos vegetales secundarios que suelen desecharse, quemarses o reinvertirse en la tierra.

Esos materiales están compuestos principalmente de celulosa, las duras cadenas de moléculas de azúcar que constituyen las paredes de las células vegetales. Descomponer esas cadenas y fermentar los azúcares podría producir una cornucopia de biocombustibles que no compita con los cultivos alimenticios.

Los visionarios del biocombustible imaginan un resurgimiento de los pastos perennes de las praderas con raíz profunda, como el pasto Panicum virgatum o la grama, que tomen el carbono del suelo, ofrezcan un hábitat a la vida silvestre, controlen la erosión y proporcionen mucho combustible local.

El principio del etanol celulósico es simple: hacerlo tan barato como era la gasolina. Hasta el momento, sólo unas cuantas plantas piloto fabrican etanol de la celulosa en Estados Unidos. Una pequeña operación en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) en Golden, Colorado, es la que más tiempo ha funcionado.

Puede convertir una tonelada de biomasa ?olotes, pasto Panicum virgatum o madera triturada? en 265 litros de etanol en una semana. Junto con la celulosa y la hemicelulosa, todos estos materiales contienen una sustancia llamada lignina, que une las moléculas de celulosa, dándoles a las plantas la fortaleza estructural para mantenerse erguidas y recibir la luz del Sol.

La pegajosa lignina también permite que la materia vegetal sea dura y no se rompa, como bien se sabe en la industria de la pasta de celulosa y el papel. «Hay un viejo chiste que dice que con la lignina se puede hacer de todo, menos dinero», dice Andy Aden, un experimentado investigador en el proyecto etanol.

Para separar las moléculas de celulosa de la lignina, el material suele tratarse previamente con calor y ácido. Luego se mezcla con enzimas de alta tecnología para descomponer la celulosa en azúcares. El resultado es una sustancia café oscura, con un ligero sabor dulce y olor a melaza, que se introduce en los tanques de fermentación, donde las bacterias o la levadura comienzan el proceso para producir el alcohol.

El proceso actual convierte sólo 45 % del contenido energético de la biomasa en alcohol, comparado con una refinería de petróleo, que extrae 85 % de energía del petróleo crudo. Será necesario mejorar la eficiencia para que el etanol celulósico compita con la gasolina, y los investigadores buscan compuestos que descompongan la celulosa.

Una posibilidad: microbios y enzimas genéticamente modificados de las tripas de las termitas; las fábricas de energía celulósica que tiene la naturaleza. Sin embargo, el potencial es enorme. Explotar la celulosa de las plantas de maíz, y no sólo de los granos, duplicaría la producción de etanol; el pasto Panicum virgatum podría producir tanto etanol por hectárea como la caña de azúcar.

Casi todos los científicos que estudian el tema concuerdan en que no existe un cultivo mágico para fabricar combustibles que resuelva nuestras aflicciones energéticas sin dañar el ambiente. Pero la mayoría dice que las algas ?esa cosa unicelular de los estanques? se le acerca más que cualquier otra planta porque crece en aguas residuales, incluso en agua de mar, y necesita poco más que luz solar y CO2 para florecer.

Una docena de nuevas compañías está tratando de convertir esa viscosa materia verde en combustible viable. GreenFuel Technologies, de Cambridge, Massachusetts, va en la delantera. Fundada por el químico Isaac Berzin, de MIT, la compañía ha desarrollado un proceso que usa algas en bolsas de plástico para trasvasar el bióxido de carbono generado por las emisiones de las chimeneas de las plantas de energía.

Las algas no sólo reducen los gases que contibuyen al calentamiento global, sino que también destruyen otros contaminantes. Algunas algas fabrican almidón, que puede convertirse en etanol; otras producen pequeñas gotitas de aceite que pueden destilarse en biodiesel o incluso combustible para avión. Pero lo mejor es que las algas, en las condiciones correctas, son capaces de duplicar su masa en cuestión de horas.

Mientras que una hectárea de maíz produce cerca de 1 500 litros de etanol al año y una hectárea de soya unos 230 litros de biodiesel, cada hectárea de algas, en teoría, produciría más de 19 000 litros de biocombustible al año.

«El maíz o la soya se cosechan una vez al año ?dice Berzin?. Las algas, todos los días. Y hemos probado que podemos cultivar algas desde Boston hasta Arizona». La compañía de Berzin se asoció con la mayor empresa de servicio público del estado, el Arizona Public Service (APS), para experimentar con la producción de algas.

La granja de energía, como la llama GreenFuel, no es muy impresionante, tan sólo un grupo de contenedores y remolques con oficinas junto a la estructura de plástico de un invernadero más grande que un campo de futbol y tal vez de quince metros de ancho. Afuera del invernadero, hay filas de grandes tubos de plástico llenos de un burbujeante líquido verde brillante que cuelgan como enormes babosas de unas perchas.

Después de llamar varias veces a su superior, el jefe del campo de operaciones Marcus Gay, preocupado por la seguridad de GreenFuel, me permite inspeccionar esta «granja de semillas», que cultiva algas para el invernadero. Todo lo demás está prohibido. La compañía guarda muy bien sus secretos.

Por una buena razón: quizá sólo una docena de personas sabe cómo cultivar algas en sistemas de alta densidad. Los especialistas en algas, que por mucho tiempo estuvieron en la parte inferior de la cadena alimenticia de la biología, ahora se volvieron estrellas de rock. Dos de las principales universidades de Arizona recientemente iniciaron programas con algas. Su mayor reto, como con el etanol celulósico, es reducir el costo del combustible de algas.

«Al final, para que esto funcione, debe ser más barato que el diesel de petróleo ?dice Gay?. Si costamos un centavo más por litro, estamos hundidos» (el aumento en los costos y problemas técnicos obligaron a GreenFuel a cerrar temporalmente el biorreactor Redhawk).

Números duros ?suministro, eficiencia y, más que nada, precio final? determinarán el futuro del etanol y del biodiesel. Pero por ahora, los combustibles verdes tienen un innegable atractivo. En el garaje de su oficina en el centro de Phoenix, Ray Hobbs, un ingeniero de alto rango de APS que encabeza la iniciativa de combustibles de la compañía, pasa una pequeña flota de carros eléctricos, híbridos e incluso un camión propulsado con hidrógeno.

Sube a una gran camioneta Ford diesel y la enciende. Los gases del tubo de escape, a diferencia del diesel común, son invisibles, y apenas se percibe el olor a diesel del biodiesel de algas producido en la planta piloto Redhawk. El ingenioso petróleo de la planta también ha reducido el molesto traqueteo del diesel. «Pienso en estas cosas como si estuviera en una canoa ?dice Hobbs?: ¿quiero remar río arriba o seguir la corriente? Las algas son río abajo, con la corriente.

Tenemos procesos en la naturaleza que están en su punto, que han evolucionado. Entonces podemos tomar esos procesos y hacerlos más rápidos, más eficientes y aprovechar esa energía. No podemos esperar que jueguen con esto durante generaciones. Hay que hacerlo ahora».

Hobbs dice que ha recibido docenas de llamadas de compañías energéticas interesadas en construir su propia planta de algas que les ayude a cumplir con su obligación de usar combustibles renovables.

El atractivo de los combustibles vegetales incluso parece haber llegado a las arenas petroleras de Medio Oriente, donde los Emiratos Árabes Unidos lanzaron una iniciativa de energía renovable de 250 millones de dólares la cual incluye biocombustibles; tal vez sea una señal de que incluso los jeques se están percatando de que la era del petróleo no durará para siempre.