Biomasa: el oro sucio


Producción de biocombustibles y productos químicos a partir de residuos lignocelulósicos bajo la estructura de una biorrefinería.


La palabra basura es una mentira: todos los desechos tiene una larga vida por delante. Son dinero, materia prima, empleos, energía, alimentos, ciencia. Convertir los desechos en oportunidades es, desde ya, una de los grandes requisitos para navegar a salvo a través de los difíciles siglos que se avecinan.

 
En el olote hay tantas moléculas como soluciones a los problemas de nuestro siglo.

En el olote hay tantas moléculas como soluciones a los problemas de nuestro siglo.

Sin maíz no hay país es el nombre de una famosa campaña por la soberanía alimentaria, y cuánta razón. Los muchos maíces mantienen a flote las economías, pero su utilidad va más allá del sabroso consumo alimenticio. Esconden un secreto químico: su biomasa lignocelulósica.

La biomasa son los residuos de actividades agrícolas, agroindustriales, forestales así como los desechos municipales. Es muy abundante y suele estar disponible por falta de plantas para tratarla. Se calcula que 115.8 millones de toneladas anuales de residuos agrícolas no tienen uso como forraje o agricultura de conservación.

La lignocelulosa es quizá el más importante componente estructural de muchas plantas leñosas y no leñosas. Esta biomasa viene por montones entre los residuos de actividades agrícolas, agroindustriales y forestales. Su disponibilidad es muy alta en México por falta de plantas para tratarla. Varias instituciones en el mundo estudian la biomasa local, sus métodos de extracción y potenciales. En la comunidad de Castilla y León, por ejemplo, se busca extraer la lignocelulosa de la pulpa de la remolacha. En Polonia tienen el sorgo. En México, residuos de maíz. Bastantitos.

 

Macrofotografía de un elote.

Macrofotografía de un elote.

El gran evento de nuestro siglo no es una guerra, sino una catástrofe ambiental. Ahora que sabemos que a los combustibles fósiles les restan cuatro décadas de vida, algunos especulan que la biomasa será el nuevo petróleo. La basura dejará de ser basura: tal vez haya que rebautizarla como el oro sucio.

A cargo de la maestra Lorena Pedraza Segura, el proyecto Producción de biocombustibles y productos químicos a partir de residuos lignocelulósicos bajo la estructura de una biorrefinería explora las posibilidades de la biomasa generada en la Central de Abastos de la Ciudad de México. A partir de la lignocelulosa (lignina + celulosa + hemicelulosa) han obtenido etanol (usos culinarios, industriales y farmacéuticos), acetato de etilo (característico por su olor a melón y útil para disolver resinas en la industria mueblera) y ácido láctico, precursor del ácido poliláctico, uno de los bioplásticos más usados en el mundo. A este laboratorio se le conoce como biorrefinería: una planta de procesamiento para desintegrar la biomasa en biopolímeros y una gama de productos valiosos.

Tras siete años de trabajo con la hemicelulosa del olote, el más feliz derivado a la fecha ha sido el xilitol –o azúcar de abedul, obtenida de la xilosa–, que tiene una curiosa historia finlandesa. El xilitol es un azúcar-alcohol, un endulzante con 40% menos calorías que el azúcar, y es insulino-independiente (no requiere insulina para ser metabolizado; ergo, es ideal para mantener a raya la diabetes). El xilitol posee una baja absorción, por lo que no se acumula ni alcanza altos valores de concentración en la sangre. Aún más: no es cariogénico, ya que a las bacterias bucales no les gusta. En cambio, la industria chiclera y de las pastas dentífricas adoran el xilitol: es un magnífico sustituto del azúcar.

« El xilitol es un azúcar-alcohol, un endulzante con 40% menos calorías que el azúcar, y es insulino-independiente »

El nombre comercial del xilitol producido por la Ibero es XiliNat, y su anuncio generó una larga lista de espera: hay un mercado expectante de alternativas al azúcar y sus consecuencias. Ciertamente el xilitol no es la panacea del sector salud, pero sería apresurado descartar su uso extensivo en un país con más de 10% de incidencia de diabetes y donde la caries dental es un problema de salud pública. Y más cuando está implícito en el ingrediente más popular de México. Sin mazorca no hay xilosa.

En México se generan cerca de 70 millones de toneladas de residuos agrícola-forestales al año, suficientes para llenar 60 veces el Estadio Azteca. La mayor parte son usados como combustible, es decir, se convierten en dióxido de carbono. Anualmente América del Norte contribuye con 200 millones de toneladas de CO2 en emisiones de gases de efecto invernadero. Pero, a diferencia de sus vecinos norteños, que aprovechan el 32% de sus residuos, la tasa mexicana es de 7 por ciento. Estamos tirando dinero –productos con valor añadido, empleos, producto interno bruto– a la basura. Un dinero que no le caería mal al 60 por ciento de los agricultores que viven en extrema pobreza. Pese a ello, son los campesinos quienes nos subsidian a todos.

« Las biorrefinerías y la revalorización de las fracciones lignocelulósicas son todavía un campo fértil: una ciencia del futuro »

“Hace un año fui a un congreso, una red temática de bioenergía y de biorrefinerías. Iba yo desesperado por ver si alguien ya había hecho algo de lo que yo ya había hecho, pero no encontré ninguna investigación parecida”, explica el doctor Héctor Toribio Cuaya. Él está a cargo del área de pretratamientos de la biorrefinería. Su preocupación es sensata: parte del problema del avance tecnológico en México es el problema de la inversión. Sin visión a largo plazo, las empresas prefieren comprar aplicaciones que desarrollarlas, consumir y no producir. La filosofía del Dr. Toribio es muy clara: “El chiste es encontrarle la utilidad, no decir ‘esto me estorba, ya no sirve, adiós’”.

Las biorrefinerías y la revalorización de las fracciones lignocelulósicas son todavía un campo fértil: una ciencia del futuro. Sin embargo, “la lignina es difícil de entender”, explica Héctor. “A la celulosa siempre se le relaciona con una cadena de perlitas enrollada; la hemicelulosa tiene ramificaciones, pero es comprensible. En cambio, la lignina es un polímero de compuestos fenólicos, tiene tres unidades básicas, las cuales se unen de diferente manera dependiendo de la zona donde se haya cultivado el material, de la tierra donde haya estado el material, del clima en el año donde haya estado el material”. La lignina no es homogénea: “nunca se ha obtenido una estructura de la lignina tal cual, nadie la ha podido obtener porque a fuerza tienen que romperla: está entretejida en los demás materiales”. De ahí que su investigación sea limitada. El Dr. Toribio, sin embargo, ve en la lignina una caja fuerte que esconde un tesoro magnífico.

De la lignina se obtienen “resinas para hacer pegamento, placas de madera, un agregado para hacer plásticos… en el Departamento de Defensa de Estados Unidos adoptaron un proyecto para polimerizar la lignina y hacer fibra de carbono”. Los usos industriales de la fibra de carbono van desde raquetas de tenis hasta aviones de guerra y tanques de metano y oxígeno líquido para propulsar naves espaciales para colonizar Marte. Todo esto en el corazón del elotito que nos comemos en el centro de Coyoacán.

En el elote –el cultivo más importante del país– está implícita también una alternativa para esa deliciosa droga no alucinógena llamada azúcar, ¿por qué no explotarla de inmediato? En México se ha curado el hambre con diabetes: así es la llamada captura corporativa de la gobernanza de la alimentación y nutrición, que no es más que un agridulce negocio. Aunque la mona se vista de seda, mona se queda.

En el olote y otras fuentes de biomasa hay tantas moléculas como soluciones a los problemas de nuestro siglo. Solo hace falta entenderlas. Sin ciencia no hay país.


Producción de biocombustibles y productos químicos a partir de residuos lignocelulósicos bajo la estructura de una biorrefinería

Convocatoria UIA-FICSAC para el Financiamiento de Proyectos de Investigación con Proyección Social

Temporalidad: 1 año (2014-2015)


En el proyecto también participan los investigadores:

  • Responsable técnico: Mtra. Lorena Pedraza Segura — Departamento de Ingeniería Química, Industrial y de Alimentos

  • Dr. Rubén César Vásquez Medrano — Departamento de Ingeniería Química, Industrial y de Alimentos

  • Dr. Martín Rivera Toledo — Departamento de Ingeniería Química, Industrial y de Alimentos

  • Dra. Ruth Pedroza Islas — Departamento de Ingeniería Química, Industrial y de Alimentos

  • Dra. Esther Ramírez Meneses — Departamento de Ingeniería Química, Industrial y de Alimentos

  • Dra. Sylvie Le Borgne Le Gall — Universidad Autónoma Metropolitana, Cuajimalpa

  • Dra. Maribel Hernández Guerrero — Universidad Autónoma Metropolitana, Cuajimalpa

  • Dr. Ramón Suárez Rodríguez — Universidad Autónoma del Estado de Morelos

héctor toribio cuaya