Las lentejas de agua y un tipo de arbusto amazónico pueden producir bioenergía

Dos plantas conocidas en el norte de Brasil cuentan con potencial para convertirse en alternativas a la caña de azúcar destinada a la generación de etanol de segunda generación y bioelectricidad, según indican estudios a cargo de científicos brasileños

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Dos variedades de plantas halladas comúnmente en la región norte de Brasil –las lentejas de agua y el tarantán (Senna reticulata)– poseen un gran potencial de uso como materia primas para la producción de bioenergía, según lo indican estudios a cargo de investigadores brasileños del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología del Bioetanol, uno de los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología (INCT) apoyados por la FAPESP y por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) en el estado de São Paulo.

Las pruebas realizadas en laboratorio revelaron que la producción de azúcares simples de las lentejas de agua, luego de que se somete a la biomasa de estas plantas a un proceso denominado sacarificación, fue mayor que la de la caña de azúcar, la principal materia prima del etanol de segunda generación en la actualidad. En tanto, el tarantán crece muy rápido y puede erigirse como una opción factible para la producción de bioelectricidad en la región amazónica con base en la quema de la biomasa de esta planta y sin provocar desmonte, según sostienen los investigadores.

Los resultados de estos estudios salieron publicados en el periódico científico Bioenergy Research.

“La tarantán y las lentejas de agua podrían complementar o erigirse como alternativas a la caña de azúcar para la producción de bioenergía”, le dice a la Agência FAPESP Marcos Silveira Buckeridge, director del INCT del Bioetanol y coordinador de los proyectos.

Los investigadores analizaron la composición y el potencial de sacarificación de la biomasa de ambos tipos plantas para la producción de bioenergía. Los resultados de los estudios de cinco especies de lentejas de agua –Spirodela polyrhiza, Landoltia punctata, Lemna gibba, Wolffiella caudata y Wolffia borealis– revelaron que tres monosacáridos –glucosa, galactosa y xilosa– constituyen el 51,4 % de las paredes celulares de estas plantas.

Los resultados también apuntaron que la biomasa de las lentejas de agua tiene baja resistencia a la hidrólisis o sacarificación. En ese proceso, se pone a la biomasa lignocelulósica en contacto con un cóctel enzimático con el objetivo de transformar los azúcares complejos presentes en las paredes celulares de las plantas en azúcares simples, que pueden fermentarse con las levaduras para la obtención de etanol de segunda generación.

“Las lentejas de agua exhibieron una baja resistencia a la hidrólisis, probablemente porque carecen de lignina prácticamente”, sostiene Silveira Buckeridge. La lignina es una macromolécula que, en asociación con la hemicelulosa y a la celulosa en las paredes celulares posee la función de dotar de rigidez, impermeabilidad y resistencia contra los ataques biológicos y mecánicos a los tejidos vegetales.

En tanto, los resultados de los análisis del tarantán revelaron que casi el 50 % de la biomasa de las hojas y del tallo de esta planta está compuesto por pectinas, hemicelulosas y celulosa. La lignina varió considerablemente entre los órganos de la planta: se mostró más presente en las raíces (35 %), en las hojas (10 %) y en el tallo (7 %).

“Al analizar la biomasa entera de la planta, observamos que posee una cantidad enorme de almidón en sus hojas, mucho mayor que la que habíamos encontrado en otras plantas”, compara Silveira Buckeridge.

Los investigadores también evaluaron el efecto del aumento de dióxido de carbono (CO₂) presente en la atmósfera sobre la composición de la biomasa del tarantán. Los resultados indicaron que, si bien no alteró significativamente la composición de lignina en la pared celular, el elevado CO₂ disminuyó la proporción de esta macromolécula en las hojas y en las raíces de la planta. Asimismo, aumentó un 31 % la concentración de almidón en las hojas y mejoró un 47 % la sacarificación de la biomasa de la planta.

“El tarantán se desarrolla muy bien a altas temperaturas. Por eso constituye una opción interesante para la generación de bioelectricidad mediante la quema de su biomasa, fundamentalmente en la región norte de Brasil”, afirma Silveira Buckeridge.

Por su parte, las lentejas de agua también crecen en todas las regiones del mundo. Aparte de constituir una opción para la producción de etanol de segunda generación –al ser más fácil hidrolizarlas que la caña de azúcar–, estas especies de plantas también limpian el agua, según destaca el investigador.

“Otra ventaja de las lentejas de agua con respecto a otros cultivos que se han estudiado para la producción de bioenergía reside en que no requiere de tierra. Por tal motivo, no compite con la producción de alimentos”, afirma Silveira Buckeridge.

Puede leerse el artículo intitulado Senna reticulata: a viable option for bioenergy production in the Amazonian region (DOI: 10.1007/s12155-020-10176-x), de Adriana Grandis, Bruna C. Arenque-Musa, Marina C. M. Martins, Thais Olivar Maciel, Rachael Simister, Leonardo D. Gómez y Marcos S. Buckeridge, en la revista Bioenergy Research, en el siguiente enlace: link.springer.com/article/10.1007/s12155-020-10176-x. 

Y el artículo High saccharification, low lignin, and high sustainability potential make duckweeds adequate as bioenergy feedstocks (DOI: 10.1007/s12155-020-10211-x), de Débora Pagliuso, Adriana Grandis, Eric Lan y Marcos S. Buckeridge, aparece publicado en la misma revista: link.springer.com/article/10.1007/s12155-020-10211-x.