El biocombustible ha sido promocionado como la piedra angular de un futuro descarbonizado, pero las complejas cadenas de suministro y la disponibilidad finita de lípidos residuales (históricamente la materia prima favorita) significan que el sector enfrenta un cuello de botella inminente.
Como resultado, productores de biocombustibles están buscando nuevas materias primas para biomasa, y las microalgas que absorben dióxido de carbono (CO₂) parecen ser la solución más sostenible y escalable a largo plazo, según un estudio reciente de GlobalData. Combustibles de próxima generación: perspectivas, tendencias y oportunidades del mercado informe.
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El problema de los lípidos residuales
Los combustibles alternativos son un sector en crecimiento, impulsado por la necesidad de frenar las emisiones asociadas a las industrias del transporte pesado como la aviación y el marítimo. Estos combustibles alternativos incluyen el combustible de aviación sostenible (SAF) y el diésel renovable, que según GlobalData crecerán a una tasa de crecimiento anual compuesta del 16% entre 2025 y 2030, y se espera que la capacidad global se duplique para 2030.
El rápido crecimiento reciente de los combustibles alternativos ha sido impulsado por los lípidos residuales, principalmente grasas animales y aceite de cocina usado (UCO). Para 2030, GlobalData espera que se utilicen 5.600 millones de galones por año de grasas animales, y que el UCO se utilice en el mayor número de plantas, 65.
Un analista reciente considera la popularidad de los lípidos de desecho instrucciones escrito por la analista de transición energética de GlobalData Clarice Brambilla, quien habló con Tecnología costa afuera para ampliar su informe.
“Las grasas animales y el UCO se han convertido en las materias primas de referencia porque son bien conocidas, abundantes y están respaldadas por sólidas redes de recolección creadas para la producción de biodiesel y diésel renovable”, dijo. “Desde un punto de vista técnico, contienen una alta proporción de lípidos fácilmente convertibles, lo que simplifica el procesamiento y reduce la intensidad de capital en comparación con las alternativas lignocelulósicas o basadas en residuos”.
La política gubernamental ha promovido el uso de lípidos residuales como materia prima de biomasa, brindando apoyo para impulsar el sector en desarrollo y evitar el debate “alimentos versus combustible” asociado con los biocombustibles basados en cultivos. En lugar de amenazar la seguridad alimentaria, los lípidos de desecho del UCO y las grasas animales se alinean con el impulso de los formuladores de políticas en favor de los principios de la economía circular. Como resultado, han surgido marcos como el mecanismo de doble conteo EU RED III y el Estándar de Combustibles Bajos en Carbono de California, que permiten que el UCO y las grasas animales reciban créditos de ‘doble conteo’ y puntuaciones de baja intensidad de carbono.
Sin embargo, poco se puede hacer ante el hecho de que los lípidos residuales están disponibles en cantidades limitadas y que el sector de los biocombustibles va a tener un problema de suministro. La Agencia Internacional de Energía no espera que el suministro de aceite de cocina supere nunca los 20 millones de toneladas al año.
Sin una materia prima alternativa, los lípidos residuales amenazan con frenar el crecimiento del sector de los biocombustibles.
La respuesta de las microalgas
Resolver este cuello de botella es crucial para apoyar el crecimiento de los combustibles alternativos. El informe de Brambilla apunta a una nueva solución y sugiere que “las microalgas destacan como la opción más prometedora”.
Las microalgas son definido como “microbios fotosintéticos unicelulares microscópicos que pueden existir individualmente o en colonias, con tamaños que varían de 1 a 10 μm [micrometres]Se diferencian de las macroalgas no sólo porque son más pequeñas sino porque carecen de estructuras físicas como lámina, retención y hápteros.
Como materia prima para biocombustibles, las microalgas se pueden cultivar en estanques controlados o fotobiorreactores, que se pueden colocar en tierras no cultivables. El uso eficiente de la tierra otorga a las microalgas una ventaja sobre otras materias primas de biomasa, como los aceites no comestibles y los residuos forestales, que requieren mucha tierra y ocupan espacio agrícola potencial.
Críticos de otras materias primas de biomasa, como la palma, la soja y los aceites vegetales, han señalado impactos negativos en la seguridad alimentaria y la disponibilidad de agua. Sin embargo, las biorrefinerías de microalgas no compiten con los mercados de alimentos, lo que hace posible el escalamiento sostenible.
El informe explica que “a diferencia de los lípidos de desecho, las algas no están limitadas por los sistemas alimentarios, la disponibilidad de tierras o las cadenas de suministro fragmentadas”. En cambio, describe las microalgas como una solución de materia prima para biocombustibles como “…abundantes, distribuidas de manera más uniforme y escalables”.
Las biorrefinerías de microalgas pueden ubicarse convenientemente para que los productores optimicen las cadenas de suministro y reduzcan los costos de transporte. En Chiclana, España, el proyecto All-gas, financiado con fondos europeos, utiliza aguas residuales municipales para cultivar microalgas. Los nutrientes de las aguas residuales, la energía de la biomasa residual y el CO₂ se utilizan como insumos para los biocombustibles, aprovechando toda la cadena de producción desde las algas hasta los biocombustibles. El proyecto está diseñado para demostrar la producción sostenible a gran escala de biocombustibles, que pueden ubicarse cerca de centros industriales o urbanos.
Por otra parte, el proyecto FUELGAE tiene como objetivo la producción de biocombustibles avanzados para sectores del transporte con altas emisiones. Con 5 millones de euros (5,8 millones de dólares) de financiación de la UE, el proyecto está poniendo a prueba el cultivo integrado de algas en una planta siderúrgica de Rumania y una instalación de etanol 2G en España. El informe analiza el proyecto y señala: “Si bien estos esfuerzos resaltan la viabilidad técnica de las algas como materia prima, los altos costos de producción (impulsados por la infraestructura de cultivo, la recolección intensiva en energía y los procesos de refinación) continúan planteando obstáculos, lo que subraya la importancia de un apoyo gubernamental sostenido”.
Los primeros días: los obstáculos de las microalgas
Con la tecnología aún en etapas de investigación, desarrollo y piloto, dijo Brambilla Tecnología costa afuera: “Es poco probable que se produzca un aumento significativo de los combustibles derivados de algas antes de principios y mediados de la década de 2030, y de manera más realista, hacia 2035-2040, cuando se espera que mejoren los costos de producción y las eficiencias de conversión. Hoy en día, el combustible de algas permanece en la fase piloto y de demostración temprana, y los altos costos de cultivo limitan su lanzamiento comercial”.
De hecho, el mayor obstáculo para la escalabilidad es el gasto asociado con el cultivo, la cosecha y el refinado de las microalgas. Los inversores deben superar los costos operativos, incluido el desarrollo y la instalación de infraestructura especializada, y los costos asociados con técnicas de recolección y secado que consumen mucha energía (como centrifugación, filtración y floculación para la recolección y deshidratación para el secado).
La optimización del cultivo maximizará la acumulación de lípidos, por lo que los productores también deben mantener condiciones ambientales cuidadosamente controladas. Las microalgas requieren luz adecuada, suministro de CO₂ y una temperatura de entre 15°C y 30°C, todos factores que consumen mucha energía y, por lo tanto, son costosos de controlar.
A medida que la innovación siga reduciendo estos costos asociados, el uso de microalgas para aliviar los cuellos de botella en el suministro de materias primas para biocombustibles seguirá siendo una conversación a mediano y largo plazo. Por ahora, los aceites usados y las grasas animales seguirán siendo las principales materias primas del sector del biogás y se espera que sostenga diésel renovable y combustible de aviación sostenible hasta 2030.
Sin embargo, a largo plazo, el informe de Brambilla concluye: “Las microalgas, con su escalabilidad, absorción de CO₂ y altos rendimientos, representan el candidato más fuerte para la materia prima del mañana, con los residuos sólidos municipales y la biomasa lignocelulósica desempeñando funciones complementarias”.
