El azúcar: factor clave en la materia prima de los biocombustibles
Fuente: https://www.worldenergytrade.com/
Se analizaron secciones de álamos para determinar cómo las variaciones en su tamaño y composición afectan la calidad de la materia prima y la economía de la biorrefinería.
La sabiduría popular sostiene que los árboles altos y de rápido crecimiento son los mejores para la biomasa, pero una nueva investigación de parte de dos Laboratorios Nacionales del Departamento de Energía de los Estados Unidos revela que el tamaño de los árboles es sólo una parte de la ecuación.
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De igual importancia económica, según los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (National Renewable Energy Laboratory, NREL) y del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) del Departamento de Energía de EE.UU., es la cantidad de azúcares que se pueden producir a partir de la biomasa lignocelulósica que se puede convertir en combustibles.
En la producción de biocombustibles a partir de biomasa leñosa, las materias primas representan un gasto importante con los costos de plantación, cosecha y transporte de los árboles. Los cultivadores suelen fijarse en el número de árboles que pueden plantar por acre, sin tener en cuenta la cantidad de combustible que producirán esos árboles ni la calidad de ese combustible.
Los investigadores analizaron 900 muestras de árboles de álamo negro cultivados en Oregón para determinar cómo las variaciones en su tamaño y composición afectan la calidad de la materia prima y la economía de la biorrefinería.
«Esas diferencias hacen una brecha económica», dijo Brian Davison, un ingeniero bioquímico de ORNL y líder del proyecto.
La implicación del azúcar en la biomasa
Los resultados se detallan en un nuevo documento, «Economic Impact of Yield and Composition Variation in Bioenergy Crops: Populus trichocarpa,», publicado en la revista Biofuels, Bioproducts & Biorefining. Además de Davison, los otros coautores son Renee Happs, Andrew Bartling, Crissa Doeppke, Anne Harman-Ware, Mary Biddy y Mark Davis del NREL; y Erin Webb, Robin Clark, Jin-Gui Chen, Gerald Tuskan y Wellington Muchero de la ORNL.
La cantidad de combustible producida por acre cada año y el precio mínimo de venta de combustible (minimum fuel selling price, MFSP) están más fuertemente conectados con el tamaño de un árbol. Pero cuando se considera el 25% más grande de los árboles, el tamaño y el contenido de azúcar tienen una importancia casi idéntica al MFSP, según los investigadores.
«A largo plazo, en el caso de una biorrefinería, eso suma millones de dólares al tomar los genotipos que le dan más azúcar», dijo Happs, químico analítico del NREL y autor principal del trabajo.
Los científicos eligieron el álamo negro para estudiarlo debido a su rápido crecimiento y su prevalencia en toda América del Norte. El árbol puede estar listo para ser cosechado después de unos siete años desde su plantación.
De igual importancia económica, según los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (National Renewable Energy Laboratory, NREL) y del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) del Departamento de Energía de EE.UU., es la cantidad de azúcares que se pueden producir a partir de la biomasa lignocelulósica que se puede convertir en combustibles.
En la producción de biocombustibles a partir de biomasa leñosa, las materias primas representan un gasto importante con los costos de plantación, cosecha y transporte de los árboles. Los cultivadores suelen fijarse en el número de árboles que pueden plantar por acre, sin tener en cuenta la cantidad de combustible que producirán esos árboles ni la calidad de ese combustible.
Los investigadores analizaron 900 muestras de árboles de álamo negro cultivados en Oregón para determinar cómo las variaciones en su tamaño y composición afectan la calidad de la materia prima y la economía de la biorrefinería.
«Esas diferencias hacen una brecha económica», dijo Brian Davison, un ingeniero bioquímico de ORNL y líder del proyecto.
La implicación del azúcar en la biomasa
Los resultados se detallan en un nuevo documento, «Economic Impact of Yield and Composition Variation in Bioenergy Crops: Populus trichocarpa,», publicado en la revista Biofuels, Bioproducts & Biorefining. Además de Davison, los otros coautores son Renee Happs, Andrew Bartling, Crissa Doeppke, Anne Harman-Ware, Mary Biddy y Mark Davis del NREL; y Erin Webb, Robin Clark, Jin-Gui Chen, Gerald Tuskan y Wellington Muchero de la ORNL.
La cantidad de combustible producida por acre cada año y el precio mínimo de venta de combustible (minimum fuel selling price, MFSP) están más fuertemente conectados con el tamaño de un árbol. Pero cuando se considera el 25% más grande de los árboles, el tamaño y el contenido de azúcar tienen una importancia casi idéntica al MFSP, según los investigadores.
«A largo plazo, en el caso de una biorrefinería, eso suma millones de dólares al tomar los genotipos que le dan más azúcar», dijo Happs, químico analítico del NREL y autor principal del trabajo.
Los científicos eligieron el álamo negro para estudiarlo debido a su rápido crecimiento y su prevalencia en toda América del Norte. El árbol puede estar listo para ser cosechado después de unos siete años desde su plantación.
Además del contenido de azúcar, los investigadores también analizaron la cantidad de lignina, que forma paredes celulares rígidas y corteza difícil de descomponer. Los análisis informaron un análisis tecno-económico de la utilización del álamo de algodón negro como materia prima para biocombustibles.
Los árboles con los mejores atributos pueden ser clonados para una rápida propagación. «También podemos reproducir los genes clave para aumentar tanto el contenido de azúcar como el crecimiento«, dijo Davison.
«Observamos que no había ninguna correlación entre la composición y el tamaño, por lo que pudimos criar selectivamente para maximizar ambos atributos simultáneamente sin cambiar uno por el otro«, dijo Bartling, que realizó el análisis tecno-económico de las muestras de álamo.
La ingeniería genética podría permitir una mayor mejora del contenido de azúcar. Los investigadores utilizaron modelos informáticos para evaluar un escenario hipotético que implicaba dos clones en los que el azúcar se incrementaba en un 5% entre un conjunto más pequeño de árboles. El contenido adicional de azúcar redujo el MFSP, poniendo de relieve cómo la composición puede comenzar a compensar las pérdidas económicas en los árboles más pequeños, tal vez en una región en la que las malas condiciones pueden no permitir que crezcan tanto.
La investigación fue financiada por el Centro de Ciencias de la Bioenergía y el Centro para la Innovación de la Bioenergía de los Centros de Investigación de la Bioenergía del Departamento de Energía de los Estados Unidos.
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