Los problemas relacionados con los biocombustibles son sociales, económicos, ambientales y técnicos que pueden surgir de la producción y el uso de biocombustibles . Entre los problemas sociales y económicos se encuentran el debate " alimentos versus combustibles " y la necesidad de desarrollar políticas responsables e instrumentos económicos para garantizar la producción sostenible de biocombustibles . La agricultura para obtener materias primas para biocombustibles puede ser perjudicial para el medio ambiente si no se realiza de manera sostenible. Las preocupaciones ambientales incluyen la deforestación , la pérdida de biodiversidad y la erosión del suelo como resultado del desmonte de tierras para la agricultura de biocombustibles. Si bien los biocombustibles pueden contribuir a la reducción de las emisiones globales de carbono , el cambio indirecto del uso de la tierra para la producción de biocombustibles puede tener el efecto inverso. Los problemas técnicos incluyen las posibles modificaciones necesarias para hacer funcionar el motor con biocombustibles, así como el equilibrio y la eficiencia energética .
El Panel Internacional de Recursos destacó los factores más amplios e interrelacionados que deben tenerse en cuenta al decidir sobre los méritos relativos de utilizar un biocombustible en lugar de otro. [1] El Panel concluyó que no todos los biocombustibles tienen el mismo rendimiento en términos de su efecto sobre el clima, la seguridad energética y los ecosistemas, y sugirió que los efectos ambientales y sociales deben evaluarse a lo largo de todo el ciclo de vida.
El informe Perspectivas energéticas mundiales 2006 de la Agencia Internacional de la Energía concluye que, si no se controla, la creciente demanda de petróleo acentuará la vulnerabilidad de los países consumidores a una grave interrupción del suministro y la consiguiente conmoción de los precios. El informe sugiere que los biocombustibles podrían ofrecer algún día una alternativa viable, pero también que "es necesario evaluar más a fondo las consecuencias del uso de biocombustibles para la seguridad mundial, así como para la economía, el medio ambiente y la salud pública". [2]
Según Francisco Blanch, estratega de materias primas de Merrill Lynch , el petróleo crudo se cotizaría un 15 por ciento más alto y la gasolina sería hasta un 25 por ciento más cara, si no fuera por los biocombustibles. [3] Gordon Quaiattini, presidente de la Asociación Canadiense de Combustibles Renovables , argumentó que un suministro saludable de fuentes de energía alternativas ayudará a combatir los picos de precios de la gasolina. [4]
Alimentos versus combustibles es el debate sobre el riesgo de desviar tierras agrícolas o cultivos para la producción de biocombustibles en detrimento del suministro de alimentos a escala mundial. Esencialmente, el debate se refiere a la posibilidad de que, al aumentar los agricultores su producción de estos cultivos, a menudo mediante incentivos de subsidios gubernamentales, su tiempo y tierra se desvíen de otros tipos de cultivos no destinados a biocombustibles, lo que hace subir el precio de estos últimos debido a la disminución de la producción. [5] Por lo tanto, no sólo hay un aumento en la demanda de alimentos básicos, como el maíz y la mandioca, que sustentan a la mayoría de los pobres del mundo, sino que esto también tiene el potencial de aumentar el precio de los cultivos restantes que estas personas necesitarían utilizar para complementar sus dietas. Un estudio reciente para el Centro Internacional para el Comercio y el Desarrollo Sostenible muestra que la expansión impulsada por el mercado del etanol en los EE. UU. aumentó los precios del maíz en un 21 por ciento en 2009, en comparación con lo que habrían sido si la producción de etanol se hubiera congelado en los niveles de 2004. [5] Un estudio de noviembre de 2011 afirma que los biocombustibles, su producción y sus subsidios son las principales causas de los shocks de precios agrícolas. [6] El contraargumento incluye consideraciones sobre el tipo de maíz que se utiliza en los biocombustibles, a menudo maíz de campo no apto para el consumo humano; la porción del maíz que se utiliza en el etanol, la porción de almidón; y el efecto negativo que los precios más altos del maíz y los granos tienen sobre el bienestar del gobierno para estos productos. El debate "alimentos versus combustible" o "alimentos o combustible" es internacionalmente controvertido, con desacuerdo sobre qué tan significativo es esto, qué lo está causando, cuál es el efecto y qué se puede o se debe hacer al respecto. [7] [8] [9] [10] El mundo se enfrenta a tres crisis globales, la energía, los alimentos y el medio ambiente. Cambiar la tendencia de recreación o crecimiento demográfico puede afectar a cada una de ellas. Al aumentar la población mundial, la relación entre las demandas de energía y alimentos también aumentará. Por lo tanto, puede poner a estas dos industrias de energía y alimentos en la finalización del suministro. El desarrollo de técnicas y la utilización de cultivos alimentarios para la producción de biocombustibles, especialmente en zonas con escasez, puede perjudicar la competencia entre las industrias de alimentos y biocombustibles. [11] Se puede suponer que la cosecha y producción de cultivos para biocombustibles a gran escala puede poner en riesgo a las comunidades locales de productores de alimentos, como por ejemplo, dificultades para acceder a tierras y porciones de alimentos. [12] Si la economía alimentaria no puede ser segura y estable, protocolos como el de Kioto no pueden cumplir sus propósitos y ayudar a controlar las emisiones. [11]
Los investigadores del Overseas Development Institute han sostenido que los biocombustibles podrían ayudar a reducir la pobreza en el mundo en desarrollo, a través del aumento del empleo , de multiplicadores de crecimiento económico más amplios y de la estabilización de los precios del petróleo (muchos países en desarrollo son importadores netos de petróleo). [13] Sin embargo, este potencial se describe como "frágil" y se reduce allí donde la producción de materias primas tiende a ser a gran escala o ejerce presión sobre recursos agrícolas limitados: inversión de capital, tierra, agua y el costo neto de los alimentos para los pobres.
En lo que respecta al potencial de reducción o exacerbación de la pobreza, los biocombustibles se basan en muchas de las mismas deficiencias de política, reglamentación o inversión que impiden que la agricultura sea una vía para la reducción de la pobreza . Dado que muchas de estas deficiencias requieren mejoras de política a nivel de país en lugar de a nivel mundial, los autores abogan por un análisis país por país de los posibles efectos de los biocombustibles en la pobreza. Esto consideraría, entre otras cosas, los sistemas de administración de tierras, la coordinación del mercado y la priorización de la inversión en biodiésel , ya que este "genera más mano de obra, tiene menores costos de transporte y utiliza tecnología más simple". [14] También son necesarias reducciones en los aranceles a las importaciones de biocombustibles independientemente del país de origen, especialmente debido a la mayor eficiencia de la producción de biocombustibles en países como Brasil. [13]
La aplicación de políticas e instrumentos económicos responsables contribuiría a garantizar que la comercialización de biocombustibles, incluido el desarrollo de nuevas tecnologías celulósicas , sea sostenible . La comercialización responsable de biocombustibles representa una oportunidad para mejorar las perspectivas económicas sostenibles en África, América Latina y la empobrecida Asia. [4]
La deforestación a gran escala de árboles maduros (que ayudan a eliminar CO2 a través de la fotosíntesis , mucho mejor que la caña de azúcar o la mayoría de los otros cultivos que sirven de materia prima para biocombustibles) contribuye a la erosión del suelo , al calentamiento global insostenible , a los niveles de gases de efecto invernadero atmosféricos , a la pérdida de hábitat y a la reducción de la valiosa biodiversidad (tanto en la tierra como en los océanos [15] ). [16] La demanda de biocombustibles ha llevado a la tala de tierras para plantaciones de aceite de palma . [17] Solo en Indonesia, más de 9.400.000 acres (38.000 km2 ) de bosque se han convertido en plantaciones desde 1996. [18]
Una parte de la biomasa debe conservarse en el lugar para sustentar el recurso suelo. Normalmente, esto será en forma de biomasa cruda, pero la biomasa procesada también es una opción. Si la biomasa exportada se utiliza para producir gas de síntesis , el proceso puede utilizarse para coproducir biocarbón , un carbón vegetal de baja temperatura que se utiliza como enmienda del suelo para aumentar la materia orgánica del suelo a un grado que no es práctico con formas menos recalcitrantes de carbono orgánico. Para que la coproducción de biocarbón se adopte ampliamente, el valor de enmienda del suelo y secuestro de carbono del carbón vegetal coproducido debe superar su valor neto como fuente de energía. [19]
Algunos comentaristas afirman que la eliminación de biomasa celulósica adicional para la producción de biocombustibles agotará aún más los suelos. [20]
El aumento del uso de biocombustibles aumenta la presión sobre los recursos hídricos de al menos dos maneras: el uso de agua para el riego de cultivos utilizados como materia prima para la producción de biodiésel, y el uso de agua en la producción de biocombustibles en refinerías, principalmente para hervir y enfriar.
En muchas partes del mundo se necesita riego complementario o completo para cultivar materias primas. Por ejemplo, si en la producción de maíz la mitad de las necesidades de agua de los cultivos se cubren con riego y la otra mitad con lluvia, se necesitan alrededor de 860 litros de agua para producir un litro de etanol. [21] Sin embargo, en los Estados Unidos solo entre el 5 y el 15% del agua necesaria para el maíz proviene del riego, mientras que el 85-95% restante proviene de la lluvia natural.
En Estados Unidos, el número de fábricas de etanol casi se ha triplicado, pasando de 50 en 2000 a unas 140 en 2008. Hay otras 60 en construcción y se prevé la construcción de muchas más. Los residentes están impugnando proyectos en tribunales de Missouri (donde el agua se extrae del acuífero Ozark), Iowa, Nebraska, Kansas (todos ellos con agua del acuífero no renovable Ogallala ), Illinois central (donde el agua se extrae del acuífero Mahomet ) y Minnesota. [22]
Por ejemplo, los cuatro cultivos de etanol: maíz, caña de azúcar, sorgo dulce y pino producen energía neta. Sin embargo, aumentar la producción para cumplir con los mandatos de la Ley de Independencia y Seguridad Energética de Estados Unidos para combustibles renovables para 2022 tendría un alto costo para los estados de Florida y Georgia. El sorgo dulce, que tuvo el mejor desempeño de los cuatro, aumentaría la cantidad de extracción de agua dulce de los dos estados en casi un 25%. [23]
El formaldehído , el acetaldehído y otros aldehídos se producen cuando los alcoholes se oxidan . Cuando sólo se añade una mezcla de etanol al 10% a la gasolina (como es habitual en el gasohol E10 estadounidense y en otros lugares), las emisiones de aldehídos aumentan un 40%. [ cita requerida ] Sin embargo, algunos resultados de estudios son contradictorios en este sentido, y la reducción del contenido de azufre de las mezclas de biocombustibles reduce los niveles de acetaldehído. [24] La quema de biodiésel también emite aldehídos y otros compuestos aromáticos potencialmente peligrosos que no están regulados en las leyes de emisiones. [25]
Muchos aldehídos son tóxicos para las células vivas. El formaldehído reticula irreversiblemente los aminoácidos de las proteínas , lo que produce la carne dura de los cuerpos embalsamados. En altas concentraciones en un espacio cerrado, el formaldehído puede ser un irritante respiratorio importante que causa hemorragias nasales, dificultad respiratoria, enfermedad pulmonar y dolores de cabeza persistentes. [26] El acetaldehído, que es producido en el cuerpo por los bebedores de alcohol y se encuentra en las bocas de los fumadores y de las personas con mala higiene bucal, es cancerígeno y mutagénico . [27]
La Unión Europea ha prohibido los productos que contienen formaldehído debido a sus características cancerígenas documentadas. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha etiquetado el formaldehído como una causa probable de cáncer en humanos.
Brasil quema cantidades significativas de biocombustible de etanol. Se realizaron estudios de cromatografía de gases del aire ambiente en São Paulo, Brasil, y se compararon con Osaka, Japón, que no quema combustible de etanol. El formaldehído atmosférico fue un 160% más alto en Brasil, y el acetaldehído fue un 260% más alto. [28]
A pesar de su ocasional proclamación como combustible "verde", los biocombustibles de primera generación, principalmente el etanol, no están exentos de sus propias emisiones de GEI . Si bien el etanol produce menos emisiones de GEI en general que la gasolina, su producción sigue siendo un proceso de alto consumo de energía con efectos secundarios. La gasolina generalmente produce 8,91 kg de CO2 por galón, en comparación con los 8,02 kg de CO2 por galón del etanol E10 y los 1,34 kg de CO2 por galón del etanol E85. Según un estudio de Dias de Oliveira et al. (2005), el etanol a base de maíz requiere 65,02 gigajulios (GJ) de energía por hectárea (ha) y produce aproximadamente 1236,72 kg por ha de dióxido de carbono (CO2 ) , mientras que el etanol a base de caña de azúcar requiere 42,43 GJ/ha y produce 2268,26 kg/ha de CO2 bajo el supuesto de una producción de energía no neutra en carbono. Estas emisiones se generan a partir de la producción agrícola, el cultivo de cosechas y el procesamiento del etanol. Una vez que el etanol se mezcla con gasolina, se logra un ahorro de carbono de aproximadamente 0,89 kg de CO2 por galón consumido (USDOE, 2011a). [29]
Desde el punto de vista de la producción, el miscanthus puede producir 742 galones de etanol por acre de tierra, que es casi el doble que el maíz (399 galones/acre, suponiendo un rendimiento promedio de 145 bushels por acre bajo una rotación normal de maíz y soja) y casi tres veces más que el rastrojo de maíz (165 galones/acre) y el pasto varilla (214 galones/acre). Los costos de producción son un gran impedimento para la implementación a gran escala de biocombustibles de segunda generación, y su demanda en el mercado dependerá principalmente de su competitividad de precios en relación con el etanol de maíz y la gasolina. En este momento, los costos de conversión de combustibles celulósicos, a $ 1,46 por galón, eran aproximadamente el doble que los del etanol a base de maíz, a $ 0,78 por galón. Los biocombustibles celulósicos derivados del rastrojo de maíz y del miscanto fueron un 24% y un 29% más caros que el etanol de maíz, respectivamente, y el biocombustible de pasto varilla es más del doble de caro que el etanol de maíz.
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Los biocombustibles y otras formas de energía renovable tienen como objetivo ser neutros en carbono o incluso negativos en carbono . Carbono neutro significa que el carbono liberado durante el uso del combustible, por ejemplo, a través de la quema para impulsar el transporte o generar electricidad, es reabsorbido y equilibrado por el carbono absorbido por el crecimiento de nuevas plantas. Estas plantas luego se cosechan para hacer el siguiente lote de combustible. Los combustibles neutros en carbono no conducen a aumentos netos en las contribuciones humanas a los niveles de dióxido de carbono atmosférico , lo que reduce las contribuciones humanas al calentamiento global . Un objetivo de carbono negativo se logra cuando una parte de la biomasa se utiliza para el secuestro de carbono . [30] Calcular exactamente cuánto gas de efecto invernadero (GEI) se produce en la quema de biocombustibles es un proceso complejo e inexacto, que depende en gran medida del método por el cual se produce el combustible y otras suposiciones realizadas en el cálculo.
Las emisiones de carbono ( huella de carbono ) producidas por los biocombustibles se calculan utilizando una técnica llamada Análisis del Ciclo de Vida (LCA). Este utiliza un enfoque de "cuna a tumba" o "pozo a ruedas" para calcular la cantidad total de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero emitidos durante la producción de biocombustibles, desde poner la semilla en el suelo hasta usar el combustible en automóviles y camiones. Se han realizado muchos LCA diferentes para diferentes biocombustibles, con resultados muy diferentes. Varios análisis de pozo a rueda para biocombustibles han demostrado que los biocombustibles de primera generación pueden reducir las emisiones de carbono, con ahorros que dependen de la materia prima utilizada, y los biocombustibles de segunda generación pueden producir ahorros incluso mayores en comparación con el uso de combustibles fósiles. [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] Sin embargo, esos estudios no tuvieron en cuenta las emisiones de la fijación de nitrógeno o las emisiones de carbono adicionales debido a los cambios indirectos en el uso de la tierra . Además, muchos estudios de LCA no analizan el efecto de los sustitutos que pueden llegar al mercado para reemplazar los productos actuales basados en biomasa. En el caso del aceite de pino crudo, una materia prima utilizada en la producción de productos químicos derivados del pino y que ahora se está desviando para su uso en biocombustibles, un estudio de ACV [38] descubrió que la huella de carbono global de los productos químicos derivados del pino producidos a partir de CTO es un 50 por ciento menor que la de los productos sustitutos utilizados en la misma situación, lo que contrarresta cualquier beneficio derivado de la utilización de un biocombustible para reemplazar los combustibles fósiles. Además, el estudio demostró que los combustibles fósiles no se reducen cuando el CTO se desvía para su uso en biocombustibles y los productos sustitutos consumen desproporcionadamente más energía. Esta desviación afectará negativamente a una industria que contribuye significativamente a la economía mundial, [39] produciendo globalmente más de 3 mil millones de libras de productos químicos derivados del pino anualmente en refinerías complejas y de alta tecnología y proporcionando empleos directos e indirectos a decenas de miles de trabajadores.
Un artículo publicado en febrero de 2008 en Sciencexpress por un equipo dirigido por Searchinger de la Universidad de Princeton concluyó que una vez considerados los efectos indirectos de los cambios en el uso de la tierra en la evaluación del ciclo de vida de los biocombustibles utilizados para sustituir la gasolina, en lugar de ahorros, tanto el maíz como el etanol celulósico aumentaron las emisiones de carbono en comparación con la gasolina en un 93 y un 50 por ciento respectivamente. [40] Un segundo artículo publicado en el mismo número de Sciencexpress, por un equipo dirigido por Fargione de The Nature Conservancy , encontró que se crea una deuda de carbono cuando se talan tierras naturales y se convierten en producción de biocombustibles y en producción de cultivos cuando las tierras agrícolas se desvían a la producción de biocombustibles, por lo tanto, esta deuda de carbono se aplica tanto a los cambios directos como indirectos en el uso de la tierra. [41]
Los estudios de Searchinger y Fargione ganaron una atención destacada tanto en los medios populares [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] como en revistas científicas . Sin embargo, la metodología generó algunas críticas, y Wang y Haq, del Laboratorio Nacional de Argonne, publicaron una carta pública y enviaron sus críticas sobre el artículo de Searchinger a Letters to Science . [49] [50] Otra crítica de Kline y Dale, del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, fue publicada en Letters to Science. Argumentaron que Searchinger et al. y Fargione et al. "... no brindan un respaldo adecuado para su afirmación de que los biocombustibles causan altas emisiones debido al cambio de uso de la tierra " . [51] La industria estadounidense de biocombustibles también reaccionó, afirmando en una carta pública que "el estudio de Searchinger es claramente un análisis del "escenario más desfavorable"... " y que este estudio " se basa en una larga serie de suposiciones altamente subjetivas... ". [52]
Las modificaciones necesarias para que los motores de combustión interna funcionen con biocombustibles dependen del tipo de biocombustible utilizado, así como del tipo de motor empleado. Por ejemplo, los motores de gasolina pueden funcionar sin ninguna modificación con biobutanol . Sin embargo, se necesitan modificaciones menores para funcionar con bioetanol o biometanol . Los motores diésel pueden funcionar con estos últimos combustibles, así como con aceites vegetales (que son más económicos). Sin embargo, esto último solo es posible cuando el motor está previsto con inyección indirecta . Si no hay inyección indirecta, el motor debe estar equipado con ella.
Varias ONG ambientalistas hacen campaña contra la producción de biocombustibles como una alternativa a gran escala a los combustibles fósiles. Por ejemplo, Amigos de la Tierra afirma que "la actual prisa por desarrollar agrocombustibles (o biocombustibles) a gran escala es errónea y contribuirá a un comercio ya insostenible, al tiempo que no resolverá los problemas del cambio climático o la seguridad energética". [53] Algunos grupos ambientalistas tradicionales apoyan los biocombustibles como un paso significativo para frenar o detener el cambio climático global. [54] [55] Sin embargo, los grupos ambientalistas que los apoyan generalmente sostienen la opinión de que la producción de biocombustibles puede amenazar el medio ambiente si no se realiza de manera sostenible. Esta conclusión ha sido respaldada por informes de la ONU [56] , el IPCC [57] y algunos otros grupos ambientales y sociales más pequeños como la EEB [58] y el Banco Sarasin [59] , que en general siguen siendo negativos sobre los biocombustibles.
Como resultado, las organizaciones gubernamentales [60] y ambientalistas se están volviendo contra los biocombustibles producidos de manera no sustentable (prefiriendo ciertas fuentes de aceite como la jatropha y la lignocelulosa sobre el aceite de palma ) [61] y están pidiendo apoyo global para esto. [62] [63] Además de apoyar estos biocombustibles más sustentables, las organizaciones ambientalistas están reorientándose hacia nuevas tecnologías que no utilizan motores de combustión interna como el hidrógeno y el aire comprimido . [64]
Se han puesto en marcha varias iniciativas de normalización y certificación sobre el tema de los biocombustibles. La "Mesa Redonda sobre Biocombustibles Sostenibles" es una iniciativa internacional que reúne a agricultores, empresas, gobiernos, organizaciones no gubernamentales y científicos interesados en la sostenibilidad de la producción y distribución de biocombustibles. Durante 2008, la Mesa Redonda está desarrollando una serie de principios y criterios para la producción sostenible de biocombustibles mediante reuniones, teleconferencias y debates en línea. [65] En una línea similar, se ha desarrollado la norma Bonsucro como un certificado basado en métricas para productos y cadenas de suministro, como resultado de una iniciativa en curso de múltiples partes interesadas centrada en los productos de la caña de azúcar , incluido el combustible de etanol. [66]
El aumento de la producción de biocombustibles requerirá que se destinen cada vez más superficies de tierra a la agricultura. Los procesos de biocombustibles de segunda y tercera generación pueden aliviar la presión sobre la tierra, ya que pueden utilizar biomasa residual y fuentes de biomasa existentes (sin explotar), como residuos de cultivos y, posiblemente, incluso algas marinas.
En algunas regiones del mundo, la combinación de una demanda creciente de alimentos y de biocombustibles está provocando deforestación y amenazas a la biodiversidad. El mejor ejemplo de ello es la expansión de las plantaciones de palma aceitera en Malasia e Indonesia, donde se están destruyendo los bosques tropicales para establecer nuevas plantaciones de palma aceitera. Es un hecho importante que el 90% del aceite de palma producido en Malasia se utiliza en la industria alimentaria; [67] por lo tanto, los biocombustibles no pueden ser considerados los únicos responsables de esta deforestación. Existe una necesidad apremiante de una producción sostenible de aceite de palma para las industrias alimentaria y de combustibles; el aceite de palma se utiliza en una amplia variedad de productos alimenticios. La Mesa Redonda sobre Biocombustibles Sostenibles está trabajando para definir criterios, normas y procesos para promover los biocombustibles producidos de forma sostenible. [68] El aceite de palma también se utiliza en la fabricación de detergentes y en la generación de electricidad y calor tanto en Asia como en todo el mundo (el Reino Unido quema aceite de palma en centrales eléctricas a carbón para generar electricidad). [ cita requerida ]
Es probable que en los próximos años se dedique una superficie importante a la caña de azúcar, a medida que aumente la demanda de etanol en todo el mundo. La expansión de las plantaciones de caña de azúcar ejercerá presión sobre los ecosistemas nativos ambientalmente sensibles, incluida la selva tropical de América del Sur. [69] En los ecosistemas forestales, estos efectos por sí mismos socavarán los beneficios climáticos de los combustibles alternativos, además de representar una gran amenaza para la biodiversidad mundial. [70]
Aunque generalmente se considera que los biocombustibles mejoran la producción neta de carbono, el biodiésel y otros combustibles producen contaminación atmosférica local, incluidos óxidos de nitrógeno , la principal causa del smog . [ cita requerida ]
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