Lignocelulosa, un desafío para la producción de biocombustibles

Un factor clave para una economía circular es el uso de subproductos como fuente de energía. La lignocelulosa presente en las plantas es una abundante fuente de energía y los desechos agrícolas y forestales se pueden convertir fácilmente en biocombustibles.

Cada año, las plantas convierten unos 100 mil millones de toneladas de dióxido de carbono en biomasa. La mayor parte de ese carbono se convierte en lignocelulosa de estructuras vegetales.

La biomasa lignocelulósica es la biomasa más económica para generar biocombustibles. Sin embargo, se requiere una amplia investigación para la producción comercial de un proceso integrado de biotransformación eficiente para la producción de biocombustibles de segunda generación y productos químicos sin utilizar recursos destinados a la alimentación.

Las materias primas para los combustibles lignocelulósicos se derivan de una amplia gama de procesos de fabricación forestal y agrícola. Los productos de desecho y residuos de la madera, como el aserrín, las ramas y las copas de los árboles, así como el rastrojo de maíz, la paja de trigo y el bagazo de la producción de caña de azúcar, contienen lignocelulosa que se puede reducir a compuestos de los que se puede extraer valor.

El desafío inicial de usar lignocelulosa es desarrollar métodos eficientes y rentables para separar los principales componentes de masa lignocelulósica (lignina, hemicelulosa y celulosa) y convertir la lignocelulosa fraccionada en sustratos monoméricos que puedan utilizarse directamente para la producción química.

Una de las principales limitaciones para la valorización de la biomasa lignocelulósica es su resistencia a la hidrólisis enzimática causada por el complejo ensamble de polímeros de las paredes celulares de las plantas.

Los métodos termoquímicos usan calor y presión para convertir la materia vegetal en combustible. Imitan las presiones geológicas que resultan en el petróleo crudo y otros recursos fósiles para producir petróleo y gas de síntesis de base biológica.

Los métodos bioquímicos emplean catalizadores biológicos para hacer lo mismo. Utilizan enzimas para liberar los azúcares contenidos en la lignocelulosa, que luego son fermentados por microorganismos en combustibles utilizables como el etanol.

A veces se implementan en forma híbrida: procesos bioquímicos para producir productos intermedios y técnicas termoquímicas que los convierten en productos terminados.

Hasta ahora, el petróleo ha mantenido su dominio como combustible. Pero la urgencia de la crisis climática ha renovado el interés en desarrollar nuevos medios para extraer energía de origen vegetal. El Green Deal europeo ha fijado el objetivo de la neutralidad de carbono para 2050, y Estados Unidos se ha comprometido a reducir a la mitad sus emisiones para 2030.

Se espera que estos materiales de desecho y residuos de origen vegetal puedan hacer una contribución significativa a la neutralidad de carbono en las próximas décadas. Los bosques gestionados de forma sostenible, que producen más madera de la que se extrae y cultivan la biodiversidad, son una solución. Los cultivos, la silvicultura y otros residuos tienen una ventaja adicional. Utilizan subproductos y, por lo tanto, las desventajas ecológicas son mínimas.