Contexto
A nivel mundial, el consumo de energía aumenta crecientemente provocando un agotamiento progresivo de fuentes energéticas fósiles no renovables.
En el caso de Chile, nuestro país posee una tremenda dependencia energética con respecto a recursos foráneos como el petróleo y el gas natural, cuya demanda es satisfecha en 98 y 90%, respectivamente, con ofertas extranjeras.
Paralelamente, la obtención de energía a partir de combustibles fósiles genera gases contaminantes que contribuyen al efecto de invernadero, razón por la cual la obtención de nuevas fuentes energéticas se ha vuelto una de las principales preocupaciones en el ámbito internacional.
De ahí que, a nivel local, exista la necesidad de explorar y evaluar nuevas fuentes de energía, cuya disponibilidad pueda ser garantizada para la población y que, simultáneamente, contribuyan a mitigar impactos ambientales.
Frente a esta problemática, el uso de biocombustibles tales como bioetanol, biodiesel y biogás, resulta una alternativa promisoria porque reduce la dependencia del petróleo y contribuye a mitigar el efecto invernadero. El único límite a la producción de estos biocombustibles es la superficie disponible para generar fitobiomasa y las eficiencias de conversión de la radiación solar a biomasa vegetal. Entre las distintas opciones de biocombustibles, el etanol constituye una alternativa particularmente interesante, dado que es una fuente más limpia de combustible, que al ser mezclado con gasolina aumenta el octanaje, promoviendo una mejor combustión y, por tanto, reduciendo la necesidad de incorporar aditivos tóxicos. Además, es una fuente renovable y por tanto inagotable.
Sin embargo, el atributo que hace más interesante al bioetanol es que su combustión en motores aporta los menores niveles de emisión de gases de efecto invernadero, factor muy relevante considerando que el transporte es el sector económico generador del mayor porcentaje de este tipo de gases a escala global. Por estas razones, se ha observado en los últimos años un aumento en la demanda y en la producción de bioetanol. En Estados Unidos, por ejemplo, representa un 2% en la mezcla de combustibles para transporte.
Su producción a gran escala se lleva a cabo a partir de la fermentación de azúcares derivados de almidón de maíz (en Estados Unidos) o azúcares de caña (en Brasil), pero los costos de las materias primas han ido aumentando en los últimos tiempos, razón por la cual los estudios recientes han centrado su atención en el uso de nuevos materiales como rastrojos de cosechas, subproductos agroindustriales y residuos de explotaciones forestales.
Con respecto a la obtención de bioetanol a partir de celulosa, la hidrólisis y la fermentación constituyen aquellos pasos menos maduros desde el punto de vista tecnológico, y justamente en este campo, la tecnología basada en enzimas permitiría bajar los costos de producción. Este mejoramiento puede ser logrado mediante ingeniería genética, enfocada a la construcción de enzimas mas eficientes en la conversión de celulosa a azúcares fermentables.
El estado del arte actual, permite anticipar el hecho que la clave para aumentar los rendimientos de etanol a partir de lignocelulosas y lograr que su precio sea competitivo, estaría dependiendo fundamentalmente de: 1) pretratamiento de residuos; 2) mejoramiento de los procesos de hidrólisis de celulosa o sacarificación y 3) fermentación de azúcares simples. Las problemáticas (1) y (2), constituyen la parte central de la presente investigación, en donde se estudiará la optimización de la producción de etanol, mediante un enfoque biotecnológico basado en la acción de enzimas y de microorganismos.