En Brasil pretenden mapear el potencial de producción de hidrógeno en el sector de azúcar y alcohol

Los estudios se realizarán en la Universidad de São Paulo y tienen en la mira un futuro combustible sostenible de aviación elaborado con biomasa y etanol de caña

Agência FAPESP* – Científicos de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, pretenden estimar el potencial que el sector de azúcar y alcohol posee para la producción de hidrógeno (H₂) en el país. Para ello analizarán datos de todas las centrales productoras de etanol en Brasil –hay 358 de caña de azúcar y 21 de maíz, según las cifras actualizadas en diciembre de 2022– y calcular la cantidad de H₂ que podrían producir con la mira puesta en un futuro combustible sostenible de aviación. La idea es extraer el hidrógeno de la biomasa sobrante de la producción y del propio etanol de la caña de azúcar.

En el referido trabajo toman parte científicos del Grupo de Investigaciones en Bioenergía (GBio) del Instituto de Energía y Medio Ambiente (IEE-USP) y del Centro de Investigaciones para la Innovación en Gases de Efecto Invernadero (RCGI), un Centro de Investigaciones en Ingeniería (CPE) constituido por FAPESP y la compañía Shell en la Escuela Politécnica de la USP (Poli-USP).

“El hidrógeno ha venido apareciendo cada vez más como un vector energético importante para la descarbonización de diferentes sectores, incluso el de la aviación. El más difundido actualmente es el hidrógeno producido con base en la electrólisis del agua utilizando energía solar o eólica, pero están también las rutas desarrolladas desde la biomasa, que son bastante competitivas”, afirma la ingeniera química Suani Teixeira Coelho, docente del Programa de Posgrado en Energía de la USP y coordinadora del proyecto, junto Marcos Buckeridge, docente del Instituto de Biociencias de la USP y coordinador del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) del Bioetanol.

Entre los diversos posibles usos del hidrógeno se encuentran la producción de fertilizantes, de combustible para autobuses y automóviles y de combustible sostenible de aviación (SAF, por sus siglas en inglés), explica la profesora.

Un estudio encabezado por la organización no gubernamental Roundtable on Sustainable Biomaterials (RSB), con sede en Suiza, en colaboración con la ONG brasileña Agroicone, informa que, de la producción global de 390.000 millones de litros de combustible de aviación, solamente 14 millones de litros son SAF. El reemplazo de los combustibles fósiles por otros elaborados en forma sostenible y con bajo tenor de carbono sería la forma más eficiente para alcanzar el objetivo de la industria de disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 50 % para el año 2050.

“Analizaremos las centrales que tenemos en Brasil: cuánta caña de azúcar y cuánto etanol producen y qué cantidad de biogás pueden potencialmente elaborar partiendo de los subproductos del proceso. Con base en estos datos, estimaremos la cantidad de hidrógeno que podríamos producir con base en distintas rutas: efectuando la reforma [rompiendo las moléculas] del etanol y del biogás, sumada a la electrólisis del agua utilizando la electricidad excedente local”, afirma Texeira Coelho. “Estamos empezando ahora y esta primera etapa se extenderá aproximadamente durante un año. Si conseguimos financiación adicional, mapearemos otras fuentes de biomasa también.”

Este estudio cuenta con el apoyo del programa USPSusten y del INCT del Bioetanol, cuyas investigaciones están financiadas prioritariamente por la FAPESP y por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) de Brasil.

Diferentes escenarios

El estudio trabajará con distintos escenarios para abarcar la demanda de etanol proveniente del transporte vial e incluir en el análisis el etanol de segunda generación (2G), al que se considera aún más sostenible que el de primera generación pues se produce con el bagazo de la caña de azúcar.

“Siempre que se usa un residuo de biomasa como el bagazo de la caña de azúcar para generar energía, se está ante un sistema más sostenible”, subraya Teixeira Coelho. “Primeramente, porque se le asigna un destino adecuado a ese residuo. Y en segundo lugar porque no hay necesidad de expandir el área de cultivo. Es un concepto que se encuadra en lo que denominamos bioeconomía circular.”

Por ahora existe en Brasil solamente una central de etanol 2G, emplazada en el Bioparque Costa Pinto, en la localidad Piracicaba, interior paulista, perteneciente a la empresa de energía Raízen. Otras dos centrales de São Paulo producen biogás con base en vinaza y en cachaza o torta de filtro, residuos de la operación agroindustrial de la caña de azúcar. “Hoy en día estos dos proyectos –de la central Bonfim y de la central Cocal– emplean biogás para producir energía eléctrica en motores eléctricos o para transformarlo en biometano y utilizarlo como combustible de automóviles y ómnibus. Pero también podemos efectuar la reforma del biogás para producir hidrógeno”, dice la coordinadora del proyecto.

“Por eso diseñaremos escenarios. Supondremos que todas las centrales están interesadas en producir biogás y después que efectuarán su conversión en hidrógeno, por ejemplo”, destaca la profesora.

Para el estudio, los investigadores utilizarán un banco de datos montado durante otro proyecto del RCGI, en el cual se analizó el potencial de captura de carbono en las centrales, e información disponible en la publicación NovaCana.

La tecnología de transformación del hidrógeno en combustible de aviación por ahora existe únicamente a nivel de laboratorio, y los investigadores siguen de cerca los avances, pues consideran significativa la perspectiva del empleo del hidrógeno directamente o como precursor de otros combustibles sostenibles de aviación.

“Ya hemos efectuado otros mapeos, de potencial de biogás, de biometano y de electricidad, pero este de la producción de hidrógeno, de manera amplia y para todas las centrales del Brasil, es el primero”, afirma Teixeira Coelho.

* Con información del RCGI.