Uno no está sentado y ¡chas! en medio de una nube de polvo y brillo aparece lo que tanto anhelamos. Las cosas no ocurren así, como por arte de magia. No obstante, si conozco algo que durante años para algunas personas parece magia: ¡la química¡ Aquellos chicos y chicas que ya se graduaron del colegio recordarán a la química como un conjunto de fórmulas que nunca entendieron y quienes aún no se gradúan, esperan temerosos a enfrentar este mundo de nombres extraños.
Sin embargo, la química puede convertirse en una poderosa herramienta de transformación de un planeta.
No les estoy mintiendo, la prueba viviente de esto es Olga Bayona, química de profesión y actual directora de la Maestría de Ciencias y Tecnologías Ambientales de la Universidad Santo Tomás en Bucaramanga. Así que, alunáticos y alunáticas, prepárense porque con la historia de Olga van a cambiar por completo la idea que tienen sobre la química, aliada de nuestro futuro.
Para comenzar, Olga tuvo una idea un poco descabellada cuando inició su posgrado: quería buscar un combustible diferente a los que más se utilizan en nuestras sociedades actualmente y que conocemos como combustibles fósiles (petróleo o carbón). Estos combustibles tradicionales representan una fuente de contaminación por la emisión de gases de efecto invernadero que generan.
Y muchos sabemos las consecuencias del efecto invernadero: derretimiento de polos, inundaciones,calores intensos que provocan incendios, entre muchos más eventos devastadores.
Por esta razón es que Olga tomó lo mejor de sí y se comprometió a encontrar un combustible que fuese amigable con el planeta. En medio de su búsqueda se encontró con el etanol, un alcohol que se obtiene a partir de la fermentación de diferentes cultivos como el maíz, la remolacha y la caña de azúcar. Este compuesto, que es similar al alcohol que usamos en nuestras casas, se mezcla con la gasolina para que la oxigene y así haya menos contaminación.
Parecía que nuestra protagonista había encontrado la respuesta a su interrogante de vida, no obstante, descubrió que el etanol tal y cómo lo producía no parecía la mejor alternativa. Investigando, comprendió que se destinan extensas áreas de suelo para cultivar, dando como resultado los monocultivos. Estos tienen diferentes consecuencias para la naturaleza, de las cuales les hablaré más adelante para que no perdamos el hilo.
Viendo este panorama, Olga se percató que su misión no había acabado, así que siguió buscando nuevas formas para obtener un combustible hasta que encontró lo que podía ser una verdadera alternativa: etanol de segunda generación. Esta expresión indica que es etanol que se obtiene de los residuos que dejan los cultivos, como lo es el bagazo de la caña de azúcar, que fue precisamente el que utilizaron. De esta manera, el etanol que se produce directamente de los cultivos, y vía la fermentación, se denomina etanol de primera generación.
Creo que ya les despertó la curiosidad, así que les explicaré el proceso para obtener este etanol de segunda generación. ¡Comencemos!
Obtención del etanol, un proceso interesante
De acuerdo con lo que nos relató Olga, han producido etanol en laboratorio, pero aún no lo han probado en automóviles. Para tener un contexto, la gasolina que actualmente está en el mercado tiene 10% de etanol de primera generación, lo cual indica que su uso sería posible. Motivados ante esta expectativa favorable, se establecieron tres fases para producir este biocombustible:
- Adecuación de la materia prima: En esta parte se recogen los residuos, que en este caso es el bagazo. Después, se inicia un tratamiento usando químicos tales como agua oxigenada, con el fin de extraer la celulosa en donde se encuentra una cadena polimérica de glucosa, es decir, varias moléculas de azúcar unidas. Es esta celulosa la que más interesa para la elaboración del etanol.
Esta es una fase bastante delicada ya que se debe procurar que la celulosa no salga afectada, por lo tanto es necesario tener en cuenta factores como la temperatura, tiempo de reacción química y cantidad de químico a usar.
- Separación de la glucosa. Aquí se utilizan enzimas (moléculas orgánicas) para separar esta cadena de glucosas y que de esta forma se pueda realizar la siguiente etapa. En términos técnicos se realiza una hidrólisis enzimática o conversión de azúcares.
- Fermentación: A esta molécula glucosa que está “sola” se le agrega una levadura llamada saccharomyces, que cuando se encuentra con el azúcar, comienza a alimentarse de ella y de este proceso se genera el etanol, nuestro biocombustible.
Lo anterior es un proceso milenario que nuestros ancestros lo hacían desde que estaban en sus primeros pasos para obtener productos de las plantas, pero claro, con el paso del tiempo se ha mejorado la técnica para que el proceso sea efectivo.
A continuación podrás ver de forma resumida este interesante proceso.
El bagazo usado (que también podemos llamar biomasa residual) es un residuo del cultivo de la caña de azúcar, muy abundante en Colombia. Por ejemplo, las grandes extensiones de este cultivo en el departamento de Santander comprenden más de 40 mil hectáreas (de acuerdo con el Instituto Colombiano Agropecuario). ¡Imagínense la cantidad de residuos que se generan al año después de tratar la caña! Les digo imagínense porque es muy complicado encontrar este dato en la web.
Si la cantidad en Santander es alta, no puedo olvidar mencionarles al Valle del Cauca, departamento reconocido por sus inmensas plantaciones de caña. No es para menos, allí hay más de 200 mil hectáreas, representando una gran fuente de residuos o con otra mirada, de materia prima para el etanol de segunda generación.
Pero, a pesar de que el bagazo de caña es ideal para la extracción de etanol por la gran cantidad de celulosa que posee, Olga y su equipo de trabajo se dieron cuenta que Colombia es un país con una alta actividad agrícola, y esto equivale a muchos residuos orgánicos que están esperando ser aprovechados, es decir, quizás podían mirar residuos de otros cultivos, explorar la posibilidad de obtener celulosa y así pasar a la obtención de etanol.
Motivados por tener un mejor planeta, empezaron a buscar otras opciones y encontraron varias, tales como la cáscara del cacao y la tusa del fruto de la palma africana. Lastimosamente, la opción a partir de cacao no funcionó ya que no poseía los porcentajes de celulosa necesarios para la generación de etanol de segunda generación. En cambio, la tusa de la palma africana sí resultó ser una mejor alternativa para producir el biocombustible, ya que poseía más porcentaje de celulosa.
Teniendo dos opciones promisorias (bagazo de caña y tusa de palma) empezaron a hacer mezclas buscando la mejor alternativa posible. De eso se trata, de buscar siempre lo mejor.
En nuestra conversación. Olga nos comentaba que cuando trabajaban con biomasa residual, siempre encontraban dentro de esta una combinación de celulosa y lignina. Para su búsqueda, prefieren biomasa con altos porcentajes de celulosa y poca lignina. Esta última es un polímero que está dentro de las plantas y que brinda dureza a la planta. Por lo tanto, los residuos aptos para este proceso son aquellos que son blandos.
Lo bueno y lo malo
Para Olga imaginarse un futuro diferente y a partir de esta visión buscar un combustible a partir de los residuos ha sido una experiencia que da sentido a su accionar profesional. Se nota en el diálogo con nuestra investigadora que es muy importante darle valor agregado a aquellos residuos que muchas veces terminan siendo contaminantes de nuestro medio ambiente, cuando por el contrario, tienen un gran potencial para el desarrollo de nuestras sociedades. Definitivamente el mundo tiene el color que está en los lentes con el que lo miramos.
“Para nosotros sin lugar a dudas es una materia prima, un material que está ahí y que por el momento no tiene ningún valor económico. Entonces como quien dice te lo regalan para que lo quites de sus espacios y que puedas investigar con ellos (…) Buscamos siempre que no se generen este tipo de de sustancias, que no lleguen a los sitios como el Carrasco, como los rellenos sanitarios porque no es el lugar donde ellos deben estar” nos dijo nuestra protagonista en la conversación que tuvimos
Pero siempre hay uno que otro problema, como la pandemia de marzo del 2020. Ante las medidas para evitar el contagio, el grupo de Olga no pudo acceder a los laboratorios para continuar con los experimentos. No obstante, la crisis sanitaria representó una oportunidad para analizar toda la información que tenían y “observar nuevos horizontes” como lo dijo Olga.
Por otro lado, está la fase del pretratamiento que hace al proceso más costoso, debido a que requiere sustancias químicas para llevarla a cabo. Por lo tanto, si se quiere llevar todo a escala industrial es necesario buscar una sustancia química que sea económica y abundante. Además, también sería necesario indagar sobre una forma de disponer los residuos que se originan en el proceso para no generar tanto impacto ambiental.
“La desventaja es obtenerlo de una manera que sea económicamente viable. Si un proceso no cumple con esta condición, pues no vas a encontrar quién te quiera auspiciar esa idea porque obviamente no va a ser atractivo para ninguna empresa” manifestó Olga. Mientras pueden llevar el proyecto a escala industrial, Olga y su equipo continuarán llevando a cabo todo a nivel de laboratorio.
¿Por qué el etanol de segunda generación?
Recuerden que al inicio de esta historia les comentaba sobre la necesidad de buscar una alternativa al etanol de primera generación en la medida en que esta no era la mejor opción. “¿Cuáles son esos problemas?” es la pregunta que ha estado zumbando en sus cerebros desde que iniciaron esta lectura. Yo también me la hice, ya que lo único que observaba eran cosas positivas.
Por ejemplo, de acuerdo con la Federación Nacional de Biocombustibles, el etanol de caña de azúcar reduce hasta un 89% de las emisiones de gases de efecto invernadero. ¡Una maravilla! Sin embargo, estuve investigando un poco y les daré argumentos por los cuales el etanol de segunda generación es más adecuado desde una mirada ambiental.
En primer lugar, si se produce etanol de primera generación se requerirían inmensas extensiones de caña, es decir, monocultivos de caña y para mantener un monocultivo es necesario una gran cantidad de agua. De acuerdo con un estudio de Natural Research, son necesarios 7 mil litros de agua para cultivar 12 kilos de caña, que equivalen a un litro de etanol y cada litro de etanol genera 10 litros de agua residual contaminada.
Adicionalmente, cada litro de etanol produce de 10 a 13 litros de vinhoto, un residuo pastoso y de mal olor como subproducto de la destilación de la caña de azúcar fermentada (esto de acuerdo con un artículo realizado por la periodista Maria Luisa Mendonça, puedes conocer más haciendo click acá). Si no se realiza una correcta disposición de este residuo se pueden contaminar los ríos y otros cuerpos de agua.
La posibilidad de producir etanol a partir de cultivos de caña se torna más incierta cuando se tiene en cuenta que también se hace uso de agroquímicos que agotan los nutrientes que tiene el suelo. Estos productos pueden afectar a las aguas subterráneas. Por otro lado, los monocultivos de alta rotación también pueden afectar la biodiversidad, generando efectos negativos en los ecosistemas.
Bajo la mirada anterior, el etanol de segunda generación se presenta como una alternativa, ya que de los cultivos de caña que se destinan para otros productos, como el azúcar o la panela, se puede obtener la materia prima para producir el biocombustible, disminuyendo el impacto ambiental que generan los monocultivos.
Por lo tanto, este tipo de innovaciones en la producción de biocombustibles no es un llamado a la eliminación de los monocultivos que aún son necesarios para nuestra subsistencia. Al contrario, son alternativas que indican que aún tenemos la posibilidad de usarlos de la mejor manera posible.
La investigación del grupo de Olga en la Universidad Santo Tomás de Bucaramanga abre diversas oportunidades para los residuos agroindustriales que genera Colombia. De acuerdo con el artículo titulado “Aprovechamiento de residuos agroindustriales en Colombia”, elaborado por investigadores de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia, en nuestro país se generan más de 71 millones de toneladas de residuos al año como la caña de azúcar, maíz, arroz, banano y plátano, que en muchos casos son incinerados o llevados a rellenos sanitarios cuando estos se encuentran en áreas urbanas.
Teniendo en cuenta lo anterior también hay que considerar que la disposición final de las basura en las ciudades es un gran problema. En el año 2021 el Área Metropolitana de Bucaramanga se quedó sin destino para sus basuras ya que su relleno sanitario, El Carrasco, cerró por la orden de un juez (cierre que se había postergado durante doce años). Esto generó una calamidad pública en las cuatro ciudades que comprenden al Área Metropolitana (Bucaramanga, Floridablanca, Girón y Piedecuesta). Como resultado se presentó que durante días se vieron basuras esparcidas en las calles.
Esta situación no es aislada, porque de acuerdo a un informe publicado en el 2015 por el Departamento Nacional de Planeación, 321 municipios estarían sin rellenos sanitarios dentro de cinco años, es decir, la misma situación que pasó en Bucaramanga se podría replicar en otras ciudades si no se toman acciones al respecto.
Por eso la iniciativa de Olga es importante, ya que representa una forma de disminuir la presión de biomasa residual en las ciudades y con esto, disminuir la cantidad de residuos que va hacia los rellenos sanitarios.
Usar los residuos como materia prima de un producto es una buena idea y más cuando este producto puede reemplazar el uso de los combustibles que contribuyen en gran medida al efecto invernadero. Así que, alunático y alunática que nos está leyendo, te queremos invitar a que investigues más sobre este tipo de iniciativas y que desde una mirada insistente y soñadora, como la que encontramos en nuestra protagonista, podamos tener un planeta diferente.
¿No sería increíble ser el creador de un proyecto como el de Olga? El camino no es fácil, se requiere mucho sacrificio pero los resultados lo valen todo. Pero nosotros no podemos decir mucho, mejor escucha a la mismísima Olga en el siguiente podcast que tenemos para ti
Entrevistada: Olga Bayona
Investigadora y profesora de la Universidad Santo Tomás de Bucaramanga
olgabayona@ustabuca.edu.co
Escrito por: María Lucía Sarmiento
Conceptos clave
- Biomasa: Es una materia orgánica utilizada para generar energía.
- Etanol de segunda generación: Es el biocombustible que está fabricado a partir de los residuos generados por la agroindustria.
- Glucosa: La glucosa es un tipo de azúcar y la principal fuente de energía del cuerpo.
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