Una microalga, al igual que muchas plantas, vive gracias a la luz solar. Cuando la recibe, es capaz de transformarla en energía química para producir los azúcares y proteínas de las que se alimenta. En medio de ese proceso, conocido como fotosíntesis, liberan oxígeno al ambiente y fijan dióxido de carbono (CO2) al suelo, convirtiéndolo en materia orgánica que reservan como alimento.
A pesar de que son organismos microscópicos, se estima que su capacidad de fijar carbono al suelo supera varias veces su peso. Según estimaciones de la Compañía Española de Petróleos (Cepsa), las microalgas podrían fijar al suelo 1,8 kilogramos (kg) de CO2 por cada kilogramo de biomasa (materia orgánica) que generan. Esto es comparable con algunos árboles en la Amazonía, o frailejones en los páramos, con la diferencia de que estos tardan varias decenas de años en lograrlo, mientras que a las microalgas apenas les toma un par de días.
Debido a estas características, investigadores de la Universidad de Antioquia (UdeA) llevan varios años explorando la posibilidad de utilizar las microalgas para reducir las emisiones contaminantes de una de las industrias que más las genera: la construcción. En sus experimentos, han creado cultivos de microalgas que se alimentan de luz solar y del CO2 que resulta al producir cemento, uno de los materiales necesarios para mezclar concreto. Luego, lo convierten en un biocombustible con características similares al crudo de petróleo.
Aunque esto plantea la posibilidad de hacer “más verde” a una de las industrias más contaminantes del mundo, aún genera varias inquietudes. Además del gasto energético que implica producir el biocrudo, que también genera emisiones contaminantes, el destino final de este combustible sería combinarse con gasolina o querosene para impulsar algún vehículo. Además, las emisiones de los biocombustibles se miden de manera injusta con los países en desarrollo, restando responsabilidad a los mayores emisores de gases de efecto invernadero.
Un biocombustible con microalgas
Los materiales necesarios para la construcción, como el cemento, se producen con procesos altamente contaminantes. De acuerdo con Naciones Unidas, para 2022 esta industria generó el 9 % de las emisiones de CO2 en el mundo. Si se tratara de un país, sería el tercero más contaminante, solo superado por China (32,6 %) y Estados Unidos (12,9 %).
Para obtener este material se necesitan altas temperaturas, superiores a los 1.300 °C, y la mayoría de las productoras de cemento utilizan carbón térmico para generarlas. El proceso también necesita de materiales como piedra caliza, arena o arcilla, que, junto al carbón, emiten CO2 y metano al ambiente.
Pese a que el mundo está adelantando un proceso de transición energética, con el que se pretende reemplazar la mayoría de los combustibles fósiles por fuentes de energía renovable, en la construcción esto todavía no es posible. Hasta ahora no se han encontrado alternativas que generen las temperaturas que se obtienen con el carbón y tengan un precio similar en el mercado.
Para David Ocampo, ingeniero químico y docente de la UdeA, las microalgas podrían ayudar a reducir las emisiones contaminantes de esta industria. Junto a investigadores de esa universidad y de la empresa Cementos Argos, a finales de 2023 patentaron una fórmula para producir un biocombustible a partir de estos organismos microscópicos.
En los pilotos que han adelantado, crean cultivos de microalgas que se encuentran en lugares cerrados, pero con paredes y techo transparentes, para recibir luz solar. Allí también reciben directamente las emisiones contaminantes que se generan en una planta de producción de cemento.
Después de alimentarse durante algunas semanas, las microalgas generan biomasa suficiente para el siguiente paso del proceso, llamado licuefacción hidrotérmica. La materia orgánica se introduce en un reactor en el que hay altas temperaturas y niveles de presión para extraer el carbono, el oxígeno y otros químicos que almacena la microalga. “Es algo similar al proceso que ha ocurrido durante millones de años en el suelo, en donde las rocas generan presión entre sí y, junto a las altas temperaturas, dan lugar a minerales u otros materiales, como el petróleo”, dice Ocampo.
Ese mecanismo para obtener biocombustibles no es nuevo y tampoco es exclusivo de las microalgas. “Las primeras investigaciones se empezaron hace 40 años, pero, gracias a los avances tecnológicos y científicos, se ha perfeccionado en los últimos años”, cuenta Josman Velasco, docente del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de los Andes. El mismo proceso aplica para la caña de azúcar y algunos residuos de la palma de aceite, que también se están utilizando para producir biocombustibles.
El líquido que resulta después de transformar la materia orgánica tiene propiedades que varían según el tipo de residuos empleados. “Al usar un material vegetal que es rico en lignina (un componente propio de la pared celular de plantas), el producto final tendrá muchos compuestos aromáticos. Esto significa que tiene características similares a las del combustible sostenible para la aviación (SAF, por su sigla en inglés)”, dice Velasco.
En cambio, “las microalgas, que en su estructura no tienen abundancia de lignina, resultan en un biocombustible con características muy diferentes, más cercanas a la gasolina”, añade el docente de la U. de los Andes. La similitud en sus características es tal que, por ejemplo, podría mezclarse con la gasolina convencional que se usa en los automóviles. Sin embargo, aún hay varias dudas sobre cómo podrá producirse en grandes cantidades y qué tanto se reducen las emisiones cuando su uso es similar al de un combustible fósil.
¿Reducir emisiones quemando combustibles?
La búsqueda de alternativas “más limpias para obtener energía” a partir de biomasa, apunta Velasco, está resuelta a nivel científico: “Es lo que nosotros denominamos una prueba de concepto para definir si algo funciona o no. Y en el caso de los biocombustibles la respuesta es que sí funciona”.
El paso que sigue es definir si es viable financieramente y hay varias consideraciones para hacerlo. En el caso de la industria del cemento, que quiere apostar por la producción de microalgas, deben contar con la tecnología y los recursos para cultivarlas cerca de sus plantas de producción de cemento, que es donde se generan las emisiones contaminantes. Almacenar el CO2 y transportarlo, por ejemplo, desde la costa Caribe hasta Bogotá, “haría inviable económicamente el biocombustible”, asegura Velasco.
Para que las microalgas crezcan, es necesario simular las condiciones en las que viven naturalmente en agua salada, en el mar, o dulce, en ríos y lagunas. Entonces, requieren de un sitio de cultivo en el que estén en constante agitación y recibiendo grandes cantidades de luz solar, con espacio suficiente.
Después, para procesarlas se necesitan reactores que alcancen temperaturas de hasta 300 °C y la presión necesaria para convertirlas en líquido. Estos reactores son tan grandes como las cantidades de combustible que se quieran producir. Todo esto genera emisiones contaminantes, pero estas serían “compensadas” dentro del mismo proceso, según los investigadores.
“A diferencia de los combustibles fósiles, los biocombustibles son cíclicos”, señala Velasco. Se refiere a que, cuando se queman, los biocombustibles producen CO2 y otros gases de efecto invernadero, pero en su producción estarían capturando una cantidad equivalente de esas emisiones. “Además, se estaría reduciendo la cantidad de emisiones que genera una industria como la del cemento”, complementa Ocampo, de la UdeA. Esto significa que, si un auto emite unos 140 gramos de CO2 al ambiente por kilómetro recorrido, se capturaría una cantidad similar de dióxido de carbono para producir el biocombustible que requeriría para desplazarse esa distancia.
Sin embargo, la ciencia todavía tiene dudas sobre la efectividad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero con estos mecanismos. Para Jonathan Sánchez Rippe, especialista en cambio climático y biodiversidad del Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF Colombia), producir biocombustibles con algas se ha posicionado como una alternativa porque “cumpliría con capturar CO2 antes de que sea liberado a la atmósfera”, pero cuando se use terminaría liberando esas emisiones.
Cuando se presentó la más reciente actualización de la hoja de ruta para alcanzar emisiones netas cero, la Agencia Internacional de Energía aseguró que debían implementarse más estrategias que redujeran la cantidad de emisiones de CO2, en lugar de depender de tecnologías de captura de carbono “que son costosas y no han sido probadas a gran escala”, de acuerdo con un comunicado.
Aunque su rol en una industria como la del cemento podría ser importante, “es una estrategia residual”, afirma Sánchez. De acuerdo con el Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC, por su sigla en inglés), en un informe publicado en 2022, la captura y uso de carbono es la estrategia más costosa y con menos aporte a la meta de reducción de emisiones en el sector industrial.
Además, para el investigador de WWF, es problemático que se asuma que el proceso de producción de biocombustibles captura la misma cantidad de emisiones que se genera cuando estos son utilizados, pues en esto “hay un alto nivel de incertidumbre”. A esto se suma que la contabilización de emisiones que se generan a partir del uso de biomasa podría afectar a los países de menores ingresos. En 2023, la ONG Environmental Paper Network publicó un reporte en el que explican que la biomasa se produce principalmente en países en desarrollo, pero se consume en países desarrollados. Aun así, las emisiones que se generan son contabilizadas como parte del país que produce la biomasa, no del país que la utiliza.
Ocampo, de la UdeA, y Velasco, de la U. de los Andes, insisten en que desarrollar este tipo de combustible podría ser clave para la transición energética, principalmente por el rol que tendría en industrias en las que es difícil abandonar los combustibles fósiles. No obstante, Sánchez, de WWF Colombia, considera que “es un debate sin resolver” en el que hay varias dudas científicas sobre su efectividad para reducir emisiones de gases de efecto invernadero.
