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Basura y microrganismos para generar combustible

Una alternativa al problema de energía de Puerto Rico

Jesús G. Alvelo-Maurosa*

Candidato a Ph.D, University of Massachusetts-Amherst

Por primera vez en 3 millones de años la concentración de bióxido de carbono (CO2) en la atmósfera de la Tierra llegó a 400 PPM (partes por millón), cifra escandalosa al tener en cuenta que las primeras medidas de CO2 del Observatorio de Mauna Loa en el 1958 fueron de 317 PPM y que los niveles estables de CO2 para el planeta deben ser 350 PPM.

El aumento de bióxido de carbono en la atmósfera se debe a la quema de combustibles a base de petróleo, la cual se utiliza para transportación, electricidad, calefacción, producción de plásticos, etc. Esto a su vez ha causado un aumento en la temperatura global que han provocado un alza en la incidencia  de incendios forestales, sequias y cambios en los niveles del mar (dado la reducción del hielo en los polos).

Según el informe de la Agencia Internacional de Energía, hay 10 países que contribuyen a casi 66% de las emisiones de CO2. En el 2010, China sobrepasó a EE.UU. en producción CO2 dado a su emergente economía y la gran necesidad de generarla (43% basada en el uso de carbón). India y los otros siete países que contribuyen al monto de CO2 son Rusia, Japón, Alemania, Corea del Sur, Canadá, Irán e Inglaterra.

Además, las emisiones de CO2 de distintas regiones globales aumentaron entre un 2-6% (excluyendo África).  Los esfuerzos globales para reducir las emisiones de CO2 han sido pobres y Puerto Rico no está exento.

Según datos de Environmental Protection Agency (EPA), para el 2011 Puerto Rico produjo 18.5 millones de TM (toneladas métricas) de CO2, muy por debajo de los 6.7 billones TM de CO2 total de EE.UU en ese mismo año, pero todavía muy por encima de estados como Vermont (500,000 TM), Rhode Island (4 millones TM), y otros.

Puerto Rico tiene el agravante que produce energía a un costo de 26 centavos por kilovatio por hora (¢/kWh), uno de los más altos del mundo (EE.UU tiene un promedio de 10.1 ¢/kWh); su infraestructura energética está en decadencia y  el costo energético afecta adversamente la economía local. Asimismo, su principal base de combustible para generar electricidad es petróleo, que produce altas cantidades de CO2 y su costo monetario está sujeto a crisis internacionales como los conflictos en el Medio Oriente.

Puerto Rico tampoco tiene la potestad política internacional para negociar tratados directos con países petroleros para conseguir combustible a un precio módico. Por ello tenemos el deber de reducir las emisiones de CO2. A corto plazo, se puede modificar la infraestructura de las generatrices de petróleo para que sean compatibles para utilizar el gas natural. El 90% del gas natural está compuesto de metano (CH4) y su quema produce aproximadamente 65% menos CO2 que la quema de petróleo. Además, el costo de producir aproximadamente 600 kWh utilizando petróleo es de $105.00 vs $62.00 a base de gas*. Es decir, con una modificación de la infraestructura de las generatrices y el uso de metano para generar electricidad se puede reducir el costo de luz a un 40%.

 *(Cálculos y aproximaciones hechos utilizando datos de U.S Energy Information Administration 2013)

Reciclaje y energía

A pesar de que el costo del gas es más barato que el petróleo, el precio de este combustible sigue estando a merced de las situaciones internacionales que puedan surgir: costo de transporte marítimo, leyes internacionales y limitaciones al status político actual, entre otras.

Puerto Rico puede producir gas y hacerlo sin la necesidad de hacer excavaciones que impacten al medio ambiente. Para lograrlo podemos utilizar dos recursos poco simpáticos, pero que hay en abundancia: microorganismos y basura.

Puerto Rico tiene 32 vertederos, de los que solamente 5 cumplen con reglamentaciones de la EPA y locales. La mayoría de los vertederos no tienen sistemas de recoger líquidos con metales pesados; además, los materiales útiles para el reciclaje se pierden dado a que  11% de la basura total se recicla y son una constante amenaza para el medio ambiente.

Peor aún, la mayoría de los vertederos están llegando a su máxima capacidad. Para el 2020 se estima que solamente 11 estarán operantes. En una extensión geográfica tan limitada como Puerto Rico, el exceso de basura va a crear serios problemas de salud y ambientales.

El uso de comunidades microbianas, ya sean de la tierra, materia fecal bovina o una combinación de estas, degradarían la basura a altas temperaturas dentro de fermentadores y producirían metano bajo el proceso llamado transferencia de hidrógeno de inter-especies.

El mecanismo de este proceso ocurre cuando las bacterias consumen polisacáridos y otros materiales que componen la basura, y producirían hidrógeno, CO2, y otros productos como acetato, etanol, butirato, formato bajo el proceso de fermentación. Las arqueas (microorganismos unicelulares que se encuentran en un dominio distinto a las bacterias) utilizarían el hidrógeno y CO2 y/o acetato producido por las bacterias y producirían metano. Añadir biomasa y lípidos a la comunidad microbiana ayudaría aumentar el rendimiento de metano. La biomasa puede ser recolectada por medio de la agricultura o utilizar la comida desperdiciada por restaurantes, comedores escolares u otros lugares, al igual que con el aceite. Los polisacáridos de las plantas y comida desperdiciada (celulosa, hemi-celulosa, celobiosa) serían utilizados por las bacterias como fuente de energía adicional. Los ácidos grasos (aceites) serían degradados y consumidos por algunos miembros de las arqueas.

La producción de metano utilizando comunidades microbianas y basura sería una excelente fuente de reciclaje y una rica producción de energía renovable para el país. Al remover basura de los vertederos se reduce el impacto negativo ambiental y se genera combustible que no estaría sujeto a ningún conflicto del mercado internacional.

De esta forma se hace bioremediación. Se recicla el material útil, se genera energía eléctrica barata y se reduce las emisiones de CO2, todo al mismo tiempo que se genera empleos. La generación de energía por vía de gas natural sería un complemento a las otras fuentes de energías renovables como plantas fotovoltaicas y molinos de vientos.

Con un plan integral para utilizar varias tecnologías de energía renovable, junto con una plataforma interdepartamental de las agencias locales como Autoridad de Energía Eléctrica, Departamento de Agricultura, Fideicomiso Para la Ciencia, Tecnología e Investigación y el Departamento de Desperdicios Sólidos Puerto Rico se puede lograr la independencia de la compra de combustibles fósiles y aspirar generar el 100% de la energía.

El Planeta y la sociedad van dirigidos a un camino tétrico si no se toman las medidas correspondientes para cambiar la tecnología para producir energía y reducir las emisiones de bióxido de carbono. Las temperaturas globales pueden llegar aumentar hasta 6oC y el daño al planeta sería catastrófico e irreversible. Es hora que en Puerto Rico cambie su sistema energético y aporte a la reducción de gases de efecto invernadero.

 

*Ph.D Candidate

Departamento de Microbiología, University of Massachusetts Amherst

NEAGEP Fellow

ICE IGERT-NSF Fellow

Dr. Susan B. Leschine Research Group