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Gonçalo Amarante Guimarães Pereira

Profesor del Instituto de Biología de la UNICAMP y Coordinador del Laboratorio de Genómica y Bioenergía

OpAA74

La odisea por el desarrollo de una caña de azúcar para el sertão

En nuestro planeta, a excepción de las fuentes nucleares, toda la energía utilizada por la civilización proviene del sol. Incluso cuando usamos petróleo (o carbón), que tomamos de debajo del fondo terrestre o marino, nos estamos apropiando de una fotosíntesis ancestral, que fue retenida en los “cadáveres” de animales, plantas y, principalmente, microorganismos fotosintéticos, durante miles de millones de años. Se trata de un extraordinario ahorro energético, que el hombre hizo un uso intensivo desde el desarrollo de las máquinas que dieron origen a la Revolución Industrial.

De forma sumamente simplificada, todo pasa por la “ecuación de la biomasa”: “energía solar más agua más dióxido de carbono es igual a biomasa”, lo que inicia una larga “cadena de valor”, que va desde los organismos fotosintéticos, en la base de esta cadena, hasta los que se alimentan de los que se alimentan de la biomasa. Cuando ponemos a la civilización en esta cadena, lo que hacemos es exactamente lo mismo: utilizamos la biomasa, viva o muerta, como fuente de energía para absolutamente todo lo que hacemos, desde nuestra alimentación hasta las transformaciones industriales más sofisticadas.



En el fondo, todo es parte de un mismo flujo de energía, que ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Por ejemplo, pensemos que sembramos caña de azúcar y, con ella, producimos etanol, biometano y bioelectricidad; el biometano se utilizará para impulsar todas las máquinas de la planta y el excedente se convertirá en hidrógeno verde; el dióxido de carbono puro procedente de la fermentación será enterrado o utilizado como base de carbono para la producción de nuevos combustibles mediante bioelectricidad (los llamados electrocombustibles ), entre otras innovaciones.

En una situación como esta, cuando hagamos los cálculos del análisis del ciclo de vida, verificaremos que "quemar" etanol en un automóvil de combustible flexible representará una captura neta de carbono, aunque contradictorio según parece. Las diversas transformaciones energéticas han conducido al secuestro neto de carbono.

Sin embargo, no ocurre lo mismo con la quema de combustibles fósiles, cuyo proceso simplemente aumenta la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, sin ningún tipo de reciclaje. Solo para darte una idea de lo que esto significa, cuando la atmósfera del planeta aumenta un grado de temperatura debido a la mayor concentración de estos gases, esto representa una retención de aproximadamente 1 por 10 a los 19 kilojulios de energía solar extra. , valor que representa, aproximadamente, toda la reserva de petróleo existente en el planeta.

Eso es mucha energía, que normalmente se reflejaría y se enviaría de vuelta al espacio. Como estaba retenido, tiene que salir de alguna manera y, como aprendimos en las clases de física del colegio, esta disipación se produce en forma de trabajo, es decir, una masa que se transporta de un punto a otro. Esta masa son los fluidos, tanto aire como líquidos. Estos fluidos, catapultados por esta tremenda energía, acaban generando cambios en las corrientes atmosféricas y oceánicas, que conducen a la aceleración del cambio climático.

Como resultado práctico se modifica la zonificación geográfica, es decir, donde hoy se siembra maíz (porque tenemos lluvias regulares), mañana ya no se podrá; donde hoy se siembra caña de secano, por los ríos voladores que vienen del Amazonas, mañana no habrá agua; donde hoy es bosque, mañana puede ser sabana, generando un efecto dominó destructivo para toda la cadena dependiente del agua que este exuberante sistema deposita en la atmósfera.

En definitiva , este es el problema, que parte de la “ecuación de la biomasa”. Necesitamos aumentar la producción de biomasa, para retener más dióxido de carbono y así reducir la energía acumulada en la atmósfera, lo que “pacificaría” el clima. Sin embargo, para eso necesitamos agua para regar nuestros cultivos, que escasea precisamente como consecuencia de este proceso. Entonces, un típico dilema de quién es primero, el huevo o la gallina.

Es precisamente para solucionar esto que estamos lanzando un gran Programa, cuyo nombre refleja su ambición: BRAVE, Programa Brasileño para el desarrollo del Agave. El principio es simple. Analizando la biosfera, sabemos de la existencia de un conjunto de plantas capaces de vivir en la región semiárida gracias a un metabolismo fotosintético especial, llamado CAM, metabolismo ácido de las crasuláceas. La estrategia es cerrar los estomas (una especie de boquitas presentes en las hojas) durante el día, cuando hace calor, y abrirlos durante la noche para permitir la entrada de dióxido de carbono.

Este dióxido de carbono se concentra luego en forma de ácido (lo que explica, por ejemplo, la acidez de la piña), que liberará este dióxido de carbono capturado durante el día, ya dentro de la planta, permitiéndole terminar la fotosíntesis. En unos pocos casos, este proceso permite no sólo la supervivencia de las plantas, sino también una gran productividad en biomasa. Este es exactamente el caso de las especies del género agave, que tienen una gran variabilidad, algunas acumulan más azúcar en su pseudotallo, como el Agave tequilana , mientras que otras acumulan más fibra en sus hojas, como el Agave sisalana . Haciendo un paralelo con la caña de azúcar, es como si tuviéramos caña de azúcar y caña energética.

Los números son extraordinarios. Estas plantas son capaces de producir, al cabo de unos 5 años, un total de más de 800 toneladas de biomasa por hectárea, lo que generaría unas de 7.500 litros de etanol de primera y segunda generación por hectárea al año cuando se anualiza. Estos números están muy cerca de la caña de azúcar.

Sin embargo, se obtienen en zonas semiáridas, con precipitaciones escasas e irregulares y muy poca adición de fertilizantes. Pero no se trata de magia. Este es el resultado de millones de años de mejora genética realizada por la evolución. En México, de donde son originarias las especies, son la fuente del Tequila, que sería el equivalente a nuestra Cachaça, hecha a base de caña de azúcar. Sin embargo, a diferencia de Brasil, México no ha avanzado en el desarrollo de la cadena de biocombustibles a partir de estas plantas, y ese es el principal objetivo del Programa Brasileño para el desarrollo del Agave.

Este programa, financiado por Shell con cargo a la Cláusula de Investigación y Desarrollo de la Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles, tiene como objetivo convertir el Agave en un Sertão de Caña de Azúcar, actuando en todos los frentes necesarios para el desarrollo completo de la cadena de valor y utilizando mucho del aprendizaje de la caña de azúcar, que se desarrolló de forma intuitiva.

Así, los objetivos del Programa Brasileño para el desarrollo del Agave, que combinará ciencia y tecnología, con la asociación de universidades (Universidad Estatal de Campinas, Universidad de São Paulo, Universidad Estatal Paulista, Universidad Federal de Recôncavo da Bahia) e investigación institutos e innovación (Servicio Nacional de Aprendizaje Industrial y Centro Integrado de Manufactura y Tecnología), son el desarrollo de los siguientes puntos:
(1) Variedades adecuadas de Agave;
(2) plántulas baratas y sanas;
(3) Variedades resistentes a herbicidas e insectos;
(4) Gestión Agrícola para la adecuada preparación del suelo, siembra, cosecha y logística;
(5) Sistema para la producción de biogás;
(6) biorrefinerías para procesar diferentes partes de la planta para producir etanol de primera y segunda generación;
(7) Proceso de pirólisis para la generación de bioaceite y biocarbón;
(8) Sistema de incorporación de carbono al suelo a partir del uso de biocarbón;
(9) Sistema de análisis del ciclo de vida para un análisis detallado del ciclo del carbono; y
(10) Sistema de integración de biorrefinerías del agave en el interior de Brasil, con la recuperación de la caatinga y la generación de empleo y renta, de forma sostenible y valorizando la cultura local.

Como sabemos, el sertão corresponde a más del 10% de nuestro territorio. Vivir en esta región es de fuertes, según Euclides da Cunha, en su obra maestra Os sertões. Es extremadamente difícil planificar en las condiciones existentes, que no tienen un ciclo climático anual. El maíz que se siembra hoy puede simplemente no crecer, algo que puede repetirse en los próximos años y subsiguientes.

Pocas soluciones fueron encontradas para enfrentar esta lógica, una de las cuales fue precisamente el sisal, ahora plantado principalmente alrededor del municipio de Valente, nombre que se explica por sí mismo, en el llamado Territorio del Sisal, que alberga a unas 700.000 personas (que viven, directa o indirectamente de la cultura). Entonces, ya tenemos un piloto para mostrar que estamos en la dirección correcta, ahora con la oportunidad de amplificar este principio.

Estamos al frente de una revolución. El interior podría convertirse en un Oasis de Sol, una Tierra Prometida, donde la ciencia y la tecnología, con las políticas públicas adecuadas, generarán cadenas de valor extraordinarias, que tendrán el potencial de transformar a Brasil en la primera, y quizás la única, nación con emisiones de carbono negativas. en el planeta.