Un estudio confirma el aporte de la bioenergía a la mitigación de los cambios climáticos

En una investigación internacional se refutan los argumentos que indican que la deuda de carbono, el costo de oportunidad y el uso indirecto de la tierra impiden que se mitiguen los gases de efecto invernadero con los biocombustibles

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Existe actualmente un consenso acerca del aporte de los biocombustibles en el logro de una matriz energética mundial más limpia. Pero los beneficios netos de la bioenergía en la mitigación de los gases de efecto invernadero (GEI) aún constituyen un tema controvertido. En contra de la sostenibilidad de los biocombustibles, se argumenta, por ejemplo, que la conversión de tierras no agrícolas en cultivos energéticos puede redundar en una gran disminución inicial del almacenamiento de existencias de carbono, lo que se conoce como “deuda de carbono”.

Con todo, un estudio a cargo de un grupo internacional de científicos y publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) contribuye a terminar con esta discordia.

La referida investigación indicó que el cultivo de pasto varilla o switchgrass –una gramínea que crece en muchas regiones de América del Norte– para la producción de etanol celulósico en Estados Unidos cuenta con un potencial de mitigación de GEI por hectárea comparable a la reforestación y varias veces mayor que la restauración mediante pasturas.

Se espera que el avance de las tecnologías y la integración entre captura y almacenamiento de carbono a corto plazo (CAC, CCS, en inglés) mejoren aún más el potencial de mitigación de los sistemas de bioenergía por hectárea por un factor de seis aproximadamente con relación al actual rendimiento, según se apunta en el estudio.

Este trabajo contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de un proyecto a cargo del investigador John Joseph Sheehan, de la Universidad de Minnesota (Estados Unidos), llevado adelante en la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad de Campinas (Feagri-Unicamp), en Brasil, en el ámbito del programa São Paulo Excellence Chair (SPEC). 

El primer autor del estudio, el investigador Lee Rybeck Lynd, del Dartmouth College (Estados Unidos), puso en marcha en febrero pasado un proyecto en el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) de la Unicamp también con el apoyo de la FAPESP, en el marco del referido programa.

“Este estudio permite comprender con un nivel de detalle mayor los factores y las estrategias que son importantes para implementar la producción de biocombustibles de manera tal de contribuir para con la estabilización del clima”, declara Rybeck Lynd a Agência FAPESP.

Una serie de cuestionamientos

De acuerdo con los autores del estudio, uno de los cuestionamientos con relación a los biocombustibles celulósicos se refiere a la sostenibilidad de la obtención de las materias primas, es decir, el hecho de poder hacerlo sin generar disminuciones autodestructivas del carbono almacenado.

Aparte de la deuda de carbono, fruto de la conversión de tierras no agrícolas en cultivos energéticos, la utilización de tierras agrícolas productivas −con bajas existencias de carbono− para la producción de biocombustibles también puede ser contraproducente si se desplaza a los cultivos de alimentos, con el consiguiente aumento de las emisiones de GEI en otros lugares.

Las preocupaciones referentes a este efecto, conocido como alteración indirecta en el uso de la tierra, pueden minimizarse o evitarse si la producción de la materia prima destinada a los biocombustibles se concreta en tierras agrícolas de baja productividad o abandonadas. Una alternativa consistiría en utilizar tierras no aplicadas al uso agrícola continuo mediante la intensificación agrícola o a través de la alteración en la dieta alimentaria de la población.

Como la reforestación ofrece un uso alternativo de esas tierras para la mitigación de las emisiones de carbono, los críticos de los biocombustibles sostienen que el análisis de la producción de bioenergía en esas áreas debe tener en cuenta el “costo de oportunidad”.

“Los principales estudios que hasta ahora han sido publicados estiman que los cambios inducidos en el uso del suelo son iguales a cero en promedio, aunque la modificación indirecta en el uso de la tierra sigue invocándose como una crítica clave a los biocombustibles”, afirma Rybeck Lynd.

Si bien estos argumentos se aplicaron inicialmente a los biocombustibles de primera generación –obtenidos del azúcar, el almodón o el aceite vegetal de cultivos alimentarios en tierras agrícolas–, las críticas con relación a la deuda de carbono, a la alteración indirecta en el uso de la tierra y a los costos de oportunidad se invocaron posteriormente con la mira puesta en la producción de biomasa celulósica destinada a la generación de biocombustibles avanzados y de electricidad.

Con base en estos y en otros argumentos, estudios recientes sugirieron que el uso de la tierra para la producción de materia prima destinada a la generación de bioenergía genera resultados climáticos situados por debajo de lo ideal, y recomendaron reorientar los esfuerzos en investigación científica y el apoyo político a la gestión del carbono biológico almacenado en la tierra.

Con todo, estas conclusiones suelen basarse en estimaciones secundarias del rendimiento del sistema de bioenergía, y los costos de oportunidad de mitigación generalmente no tienen en cuenta la captura y el almacenamiento de carbono a corto plazo o mejoras tecnológicas futuras, según ponderan los autores del estudio.

“Cada una de las críticas que abordamos en el estudio cuenta con alguna legitimidad en el sentido de que apuntan para factores que pueden negar los beneficios climáticos de los biocombustibles. Sin embargo, esto se confundió con la propuesta de que los biocombustibles no pueden o no generan beneficios climáticos”, pondera Rybeck Lynd.

Para refutar los argumentos de los críticos de la sostenibilidad de los biocombustibles, los investigadores aplicaron el modelado para estimar el potencial de cultivo del pasto varilla y la producción de biocombustible con esta gramínea en reemplazo de fuentes de energía fósil, y para secuestrar carbono directamente en comparación con otros planteos de mitigación basados en el uso de la tierra, tales como la reforestación y las pasturas.

Este modelo se ajustó para efectuar simulaciones temporales de intercambios de carbono entre la atmósfera y la biósfera con distintas opciones de uso de la tierra en tres lugares de Estados Unidos.

Los resultados de los análisis indicaron que en las áreas donde los agricultores estaban efectuando la transición hacia el cultivo de la referida gramínea para la producción de etanol celulósico el potencial de mitigación por hectárea es comparable con el de la reforestación y varias veces mayor que el de la restauración de pasturas.

El estudio también indicó que mejoras futuras plausibles en la producción de cultivos para energía y tecnologías de biorrefinación, junto con CCS, arribaron a un potencial de mitigación entre cuatro y 15 veces mayor que el de la restauración de bosques y pasturas respectivamente.

“También constatamos que la cobertura natural de la tierra y la madurez tecnológica de la cadena de abastecimiento marcan una gran diferencia en la determinación de los beneficios relativos de la mitigación de GEI que efectúan los biocombustibles y en la restauración de la vegetación natural”, dice Rybeck Lynd.

El cultivo de switchgrass puede ser particularmente útil en regiones de Estados Unidos donde la vegetación natural está compuesta por pastizales en lugar de árboles, indica el estudio.

En el futuro, los investigadores pretenden emplear el modelado a escala nacional en Estados Unidos.

“Una dirección importante que se apunta en este estudio consiste en analizar una mayor diversidad de lugares, cultivos energéticos y procesos de conversión, incluidos aquellos concebidos para incorporar la producción de biocombustibles de manera consistente con la economía circular”, explica Rybeck Lynd.

Esta metodología también podría aplicarse en el análisis de la producción de biocombustibles basados en la caña de azúcar en Brasil, remarca el investigador.

Puede leerse el artículo intitulado Robust paths to net greenhouse gas mitigation and negative emissions via advanced biofuels (DOI:10.1073/pnas.1920877117), de John L. Field, Tom L. Richard, Erica A. H. Smithwick, Hao Cai, Mark S. Laser, David S. LeBauer, Stephen P. Long, Keith Paustian, Zhangcai Qin, John J. Sheehan, Pete Smith, Michael Q. Wang y Lee R. Lynd, en el siguiente enlace: www.pnas.org/content/early/2020/08/19/1920877117.