DDentro de aproximadamente una década, según las estimaciones más consideradas, Brasil habrá dominado la técnica de la hidrólisis ácida y enzimática, procesos que permitirán al país obtener etanol (alcohol) también a partir del bagazo y de la paja de la caña de azúcar. Esto permitirá aumentar significativamente la producción de combustible, sin necesidad de ampliar drásticamente la superficie cultivada.

Aunque esperada por todos, la solución podría plantear un grave problema para las plantas, que actualmente utilizan bagazo para generar la energía que consumen y, en algunos casos, venden. La alternativa que ha ido surgiendo para afrontar esta probable dificultad es el desarrollo de métodos y tecnologías basados ​​en el concepto de integración energética. La idea es aprovechar al máximo la energía disponible en la industria, de la forma más inteligente.

La profesora Silvia Nebra, de la Facultad de Ingeniería Mecánica (FEM) y del Centro Interdisciplinario de Planificación Energética (Nipe), ambos de la Unicamp, actúa desde hace casi dos décadas en el área de optimización de sistemas energéticos. En Brasil, según ella, la integración energética es adoptada con buenos resultados por algunos segmentos industriales, en particular el químico y petroquímico. “Sin embargo, el sector del azúcar y el alcohol apenas comienza a tomar conciencia de esta nueva realidad. Nuestra investigación pretende precisamente llevar el concepto al interior de las plantas”, afirma. Tradicionalmente, explica, los productores de alcohol y azúcar adoptaban posiciones relativamente conservadoras en relación con las innovaciones. Recuerda que hasta los años 80, por ejemplo, los propietarios de las centrales no mostraban interés en la cogeneración de energía eléctrica para su venta, un producto que hasta entonces consideraban difícil de comercializar. La energía cogenerada era únicamente para consumo personal.

“El marco regulatorio marcó un hito”

A partir de mediados de la década siguiente, con el cambio en el marco regulatorio del sector eléctrico, los propietarios de las centrales cambiaron de opinión. Comenzaron a aumentar los ingresos comerciales vendiendo el excedente de cogeneración. Ante la perspectiva de la introducción de la hidrólisis ácida y enzimática, debería surgir un escenario nuevo y prometedor para la industria del azúcar y el alcohol. El proceso permitirá una expansión significativa de la producción de etanol –algunas proyecciones apuntan a un aumento de hasta el 40% en 20 años–, sin necesidad de ampliar brutalmente la superficie cultivada de caña de azúcar. Un avance extraordinario, pero que tendrá un efecto adverso sobre las plantas.

Como el bagazo de caña y la paja se pueden utilizar para obtener etanol, obviamente faltarán insumos para la producción de energía. En palabras de la profesora Silvia Nebra, “la manta se quedará corta”. Pero, después de todo, ¿cómo podemos superar esta inminente dificultad? Según el profesor de la FEM, la solución pasa por el uso optimizado de la energía disponible. Una de las alternativas es el uso de lignina, un subproducto que surge del procesamiento del bagazo, como combustible para la generación de vapor. Además, continúa Silvia Nebra, el concepto de integración energética incluye otras medidas, como la transferencia de calor de corrientes calientes a corrientes frías. “A menudo, esto requiere no sólo el uso de nuevos equipos, sino también cambiar el diseño de las industrias”, explica.

Un ejemplo de integración energética proviene de una tecnología desarrollada a partir de una investigación coordinada por la propia Silvia Nebra, encaminada a mejorar la capacidad térmica de la industria azucarera y alcoholera. Se trata de un equipo que aprovecha los gases emitidos por las calderas de la planta para secar el bagazo de caña de azúcar. Con la materia prima previamente seca, su quema se vuelve mucho más eficiente, mejorando en consecuencia el rendimiento del sistema en su conjunto. En el mismo contexto de integración energética, una propuesta investigada por el equipo del profesor es aprovechar el calor de la vinaza, un subproducto resultante de la producción de etanol. Para comprender la lógica de este proceso, primero es necesario saber cómo se produce el alcohol.

Después de la extracción, el jugo de la caña de azúcar se fermenta. A continuación se obtiene el vino, que se destilará y dará lugar al etanol, y a la vinaza, que habitualmente ha sido utilizada por la agricultura para restaurar el suelo. Resulta que esta vinaza sale muy caliente de la planta industrial. “Nuestra idea es crear un modelo que permita transferir este calor al vino, que luego sería destilado a una temperatura superior a la habitual. Esto sin duda traería una ganancia de eficiencia para el sistema energético en su conjunto”, predice. También forma parte de este concepto la mejora de las calderas, para que permitan el aumento de la presión y temperatura del vapor. “En el aspecto específico de mejora de calderas, Brasil viene logrando buenos resultados. Sin embargo, este avance aún debe conciliarse con el esfuerzo por implementar la integración energética”, analiza la profesora Silvia Nebra.

Según ella, la investigación realizada por su equipo cuenta con la colaboración de expertos de la Facultad de Ingeniería Química (FEQ) de la Unicamp, de la USP e instituciones de Argentina, España y Suiza. “Sin este enfoque multidisciplinario, los estudios ciertamente no tendrían la misma calidad”, considera. En Brasil, el trabajo cuenta con financiamiento de la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (Fapesp) y de la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), organismo del Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCT).

La investigación es parte de un proyecto nacional

La investigación que actualmente lleva a cabo el equipo de la profesora Silvia Nebra forma parte del Proyecto Etanol, un estudio desarrollado por el Centro Interdisciplinario de Planificación Estratégica (Nipe) de la Unicamp en conjunto con el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCT). La coordinación general del trabajo está a cargo del físico Rogério Cerqueira Leite, profesor emérito de la Universidad. Según un informe ya presentado por Nipe, Brasil podría producir, en 2025, alcohol combustible suficiente para sustituir el 10% de toda la gasolina consumida en el mundo. Esto equivaldría a unos 205 mil millones de litros por año.

En un informe publicado en marzo de este año por el Jornal da Unicamp, el investigador colaborador de Nipe, Carlos Eduardo Rossell, consideró que este objetivo es perfectamente posible de alcanzar, siempre y cuando el país logre combinar la voluntad política del gobierno, la planificación por parte de las empresas azucareras y sector alcohol y desarrollo científico y tecnológico. Considerado el principal especialista brasileño en hidrólisis ácida, Rossell afirmó que una de las bases del Proyecto Etanol es precisamente el aprovechamiento del bagazo y la paja de la caña de azúcar para producir alcohol combustible.

Varias naciones alrededor del mundo están haciendo esfuerzos para dominar el proceso de hidrólisis para la producción de etanol. Brasil está entre ellos. Sin embargo, en Europa y Estados Unidos los estudios se centran en la paja de trigo y los residuos de la cosecha de maíz. Por lo tanto, es importante que el país busque su propia alternativa tecnológica, de lo contrario se volverá dependiente de un modelo que probablemente no se aplicará a su realidad y necesidades. En la hidrólisis ácida, el catalizador es un ácido, cuya función es degradar las moléculas de celulosa presentes en el bagazo y la paja. Con ello se obtienen azúcares, que tras la fermentación se transforman en alcohol. Sin embargo, esta reacción es muy rápida, lo que dificulta su control y favorece la aparición de resultados adversos.

También existe la hidrólisis enzimática que, como su nombre indica, utiliza enzimas para descomponer las moléculas de celulosa. Este proceso está sujeto a un mayor control, pero por otro lado es mucho más lento. En el corto plazo, según el profesor Rossell, la hidrólisis ácida debería ser la forma más rápida para que Brasil utilice el bagazo y la paja de la caña de azúcar para expandir su producción de etanol. “Esto no quiere decir que la hidrólisis enzimática no sea de interés, todo lo contrario, pero es una tecnología más compleja y tardará más en ser viable”,