This entry was posted on martes, febrero 16th, 2016 at 13:27 and is filed under Divulgación, Etnopaisaje, Mis Dibujos. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.
Cómo ayuda la biología sintética a la producción de combustibles y a las industrias extractivas Nº1
………………………
Cómo ayuda la biología sintética a la producción
de combustibles y a las industrias extractivas Nº1
…….
…….
….
La biología sintética puede usarse en la producción, uso
y remediación (remoción de la contaminación) de los
recursos fósiles. También puede ser útil para el
beneficiado de metales. Una explicación de cómo
procede la biología sintética, que puede ayudarnos a
entender parcialmente la utilidad de estas tecnologías
para las grandes empresas energéticas, consiste en
entenderla como una plataforma biológica para la
transformación de un compuesto a base de carbono en
otro, empleando organismos vivos como agente
transformador. En cierto modo, se trata de un
equivalente biológico de lo que se ha denominado la
“ruptura” del petróleo en otros compuestos útiles; es
decir, un equivalente al proceso termoquímico que dio
origen a la totalidad de la industria petroquímica. En la
etapa inicial de la industria de la biología sintética, el
material objetivo (llamado “materia prima”),
necesario para alimentar a las nuevas formas
de vida sintética, era el carbón encontrado en
la biomasa, es decir, azúcar y celulosa. Las
empresas energéticas y químicas se asociaron
con las nuevas compañías de biología
sintética para explorar opciones para la
producción de biocombustibles líquidos y
sustancias químicas de base biológica. Sin
embargo, para las grandes empresas energéticas, cuyo
principal negocio consiste en producir y refinar carbón
abundante y relativamente barato, la transformación
biológica de los hidrocarburos (petróleo, carbón y gas)
en vez de los carbohidratos (de las plantas), fue siempre
potencialmente más interesante.
………
…….
La “ruptura” ofrecida por la biología sintética
proporciona los medios para modificar la refinación de
petróleo, de un proceso de transformación por medio del
calor y técnicas químicas (petroquímica), a lo que podría
ser denominado como la “intrusión biológica” de
organismos vivos (biohacking) genéticamente
modificados para que liberen los recursos químicos
presentes dentro de los hidrocarburos fosilizados. La
ruptura normal del petróleo exige la operación de
refinerías grandes, costosas y derrochadoras de energía.
La intrusión biológica es ligera, flexible y sólo requiere
un recipiente para fermentar y un puñado de microbios
……….
………….
Esta es la más atractiva de las “propuestas de valor
agregado” que las empresas de biología sintética están
presentando a las grandes empresas energéticas:
significaría que esta gigante industria puede ahora
modernizar de manera muy barata el valor de los
hidrocarburos que extrae, especialmente el gas natural, al
transformar los productos crudos en combustibles,
plásticos, cosméticos e incluso ingredientes alimentarios
listos para usarse, sin los gigantescos costos sociales, de
construcción y operación de las refinerías.
……..
…..
Al mismo tiempo, la ingeniería de formas de vida
biológica diseñadas para servir los propósitos industriales
es vista como una nueva compostura tecnológica con el
potencial para enfrentar otros problemas e ineficiencias
presentes en la extracción, procesamiento y desecho
tanto de los combustibles fósiles como de los recursos
minerales. Al menos en teoría, los organismos
sintéticos, si se diseñan adecuadamente,
podrían ayudar a incrementar el flujo de
petróleo de las reservas existentes; también
ayudarían a producir fluidos necesarios para
la perforación de pozos; a descomponer los
minerales y los metales, así como a liberar el
gas natural atrapado en el subsuelo. En teoría
(porque a pesar de décadas de intentarlo, no lo han
logrado), los organismos biosintéticos podrían usarse
también en actividades de remediación, para
descomponer los contaminantes químicos persistentes o
secuestrar residuos químicos y gases como el dióxido de
carbono. Las empresas de biología sintética, de la mano
con las industrias extractivas, están explorando todas
estas posibilidades.
………
…..
El resto de este informe aborda las dos áreas más
significativas en las que la industria de la biología
sintética impulsa la agenda de la extracción de minerales
y combustibles fósiles en términos generales.
………..
….
Enfoque 1) “Refinación” biológica de combustibles
fósiles crudos por medio de “fermentación gaseosa”
para ser utilizados como materia prima en la
producción sustitutos de combustibles refinados,
plásticos o alimentos (especialmente metano y gas
sintético).
………
…….
Enforque 2)Minería mediante microbios. Técnicas de
extracción directa.
……….
……
Enfoque 1
Metanótrofos y “fermentación gaseosa”:
“refinación” biológica de combustibles fósiles
……………
Durante el último siglo, el corazón de todo el poder y el
éxito de la industria más rica del mundo, —la
producción de petroquímicos— ha sido la ruptura del
petróleo y sus procesos asociados. Grandes instalaciones
termoquímicas refinan el petróleo crudo o el gas natural
en fracciones químicas diferentes, las cuales, a su vez,
constituyen las piezas con las que se construyen miles de
compuestos valiosos, desde plásticos hasta fertilizantes e
ingredientes alimentarios, desde cosméticos hasta fibras
textiles. Estas instalaciones son por supuesto las
elefantiásicas refinerías, que transforman el petróleo y el
gas en combustibles para el transporte y en productos de
alto valor.
…………….
La investigación que estamos realizando consiste en
determinar si alguna aplicación de la biología sintética u
otra biotecnología industrial podrían en el futuro ofrecer
una manera más barata, simple y más flexible para refinar
el petróleo, el carbón y el gas, utilizando microbios en
sustitución de las refinerías. Esta posibilidad está siendo
explorada particularmente en el caso del gas natural,
debido a que existe una clase de microbios conocidos
como metanótrofos (comedores de metano), que ya son
capaces de consumir metano (el componente clave del
gas natural) como alimento; en su proceso digestivo el
metano se convierte generalmente en metanol y después
en formaldehído. Esto significa, en términos burdos, que
estos microbios comen una sustancia química y
producen otra como excremento, lo cual constituye un
talento de interés evidente para los bioingenieros.
Al modificar la genética de los metanotrófos, los
biólogos sintéticos creen que pueden redirigir el proceso
de conversión química que realizan para que las bacterias
metanotróficas puedan consumir el metano de los pozos
de gas y petróleo y después excretar la sustancia química
deseada para su uso en la manufactura de plásticos,
combustibles líquidos o saborizantes alimentarios, por
ejemplo. Este proceso es conocido como “fermentación
gasesosa”.
………
…..
,,,,,,,,,,,, 8
.
Esencialmente se trata de un proceso de fermentación,
es decir la manera en que los organismos presentes en las
levaduras fermentan, por ejemplo, los azúcares en
cerveza, excepto que en este caso el metano sería
fermentado para producir sustancias químicas de alto
valor comercial como combustible para aviones o
plásticos. Otros enfoques incluyen la conversión del
metano o del carbón en un gas sintético (una mezcla de
monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono)
el cual sería utilizado para alimentar a microbios de
diseño genético. Un tercer enfoque sería el utilizar
organismos de diseño genético para producir poderosas
enzimas (biocatalizadores) que reaccionarían con el
metano para producir nuevos compuestos.
La conversión del metano de gas natural a ingredientes
de alto valor comercial mediante organismos de diseño
genético tiene una serie de ventajas de mercado e
industriales:
…………….
1) El gas natural es actualmente una “materia prima”
abundante y relativamente barata (el alimento
necesario para los microbios sintéticos). Si el proceso
funciona, se volvería una fuente más confiable que, por
ejemplo, la biomasa de los desechos de la agricultura.
También es un mercado concentrado en el que, si
alguna de las pocas empresas petroleras y gaseras que
controlan estas mercancías adoptan alguno de los
productos resultantes de la biología sintética, tanto el
dinero que arrojaría como la proliferación de los
nuevos microbios serían gigantescos.
…………….
2) Según Calysta Energy, la transformación del metano
en combustibles es más barata, requiere menos energía
y es más eficiente que el proceso de producción de
biocombustibles. El azúcar y la biomasa son sólo 40%
carbón y, por tanto, en teoría, sólo constituyen entre 30
y 40% de la materia prima que puede ser transformada
en, por ejemplo, biodiesel. Las algas tienen incluso un
menor contenido de carbón. Los desarrolladores de la
biología sintética afirman que dado que el metano es
75% carbón, hasta el 59% del producto base podría ser
convertido en biodiesel.19 Los fundadores de Industrial
Microbes señalan que el carbón obtenido del metano es
cuatro veces más barato que el obtenido del azúcar.
………
…..20
12 La biología sintética y las industrias extractivas
………….
3) Si los biólogos sintéticos pueden desarrollar un
proceso viable de refinación de gas natural y su
conversión en productos de alto valor comercial como
cosméticos, combustibles o ingredientes alimentarios,
entonces el valor general del gas como mercancía se
incrementará. Esto serviría para justificar todavía más
los crecientes costos de extracción (por ejemplo para el
fracking, la explotación de las vetas de carbón o las
arenas bituminosas), y promovería la intensificación de
las actividades de exploración y explotación de gas. Y si
el carbón puede ser convertido efectivamente en un gas
sintético o en metano y después transformado en
productos de alto valor, también se haría más atractiva
la explotación de los depósitos de carbón.
4) Lo más importante es que la transformación biológica
flexible del metano potencialmente serviría para
enfrentar el problema del “gas estancado” y permitiría
convertirlo en un éxito industrial y de relaciones
públicas. El gas estancado es aquel que no es
económicamente factible de ser capturado, extraído y
transportado al mercado y por tanto es generalmente
desperdiciado —por ejemplo, el gas que escapa de los
pozos petroleros marítimos, los campos gasíferos que
están demasiado remotos, o el “gas asociado” que se
considera un residuo de la producción de petróleo. La
mayor parte de este gas generalmente es emitido a la
atmósfera o quemado, ocasionando una enorme
contaminación atmosférica. Las estimaciones de las
reservas de gas remoto o estancado son enormes y
oscilan entre el 40 y el 60 % de las reservas mundiales
probadas de gas.21 Puesto que las instalaciones
fermentadoras de la biología sintética pueden ser
relativamente pequeñas y flexibles, incluso móviles,
sería posible desplegarlas para capturar el gas estancado
en su fuente y convertirlo en un producto fácil de
transportar, manejar y vender, como un combustible
líquido. Esta es también una posible ventaja para las
operaciones de la fracturación hidráulica (fracking),
que por lo general sólo extraen una cantidad limitada
de gas de cada pozo y necesitan convertir el gas en algo
que pueda transportarse.
,,,
,,,,,
.
Por supuesto, la industria presenta como beneficio
ambiental la posibilidad de usar el gas estancado,
debido a que el exceso ya no escapará a la atmósfera ni
necesitará ser quemado. El metano liberado a la
atmósfera es, de hecho, un importante gas con efecto
de invernadero, con un impacto entre 25 y 34 veces
superior al del dióxido de carbono. Sin embargo, la
sustitución de la quema del gas y su conversión
mediante biología sintética podría tener un impacto
climático todavía peor: cuando el gas estancado es
“mejorado” convirtiéndolo en combustibles, su quema
produciría mucho más dióxido de carbono, con mayor
impacto climático del de la quema directa del metano
(véase cuadro abajo). Por supuesto, la quema del
metano es en sí misma un problema mayor,
especialmente para aquellas comunidades que habitan
cerca de los pozos o de los sitios de extracción. El
secretario de Energía de Estados Unidos, Ernest Moniz
ha dicho que las tecnologías de conversión de gas
natural “podrían ser empleadas de manera distribuida
para enfrentar la quema de gas en los pozos petroleros,
lo cual sabemos, es al mismo tiempo un problema y una
oportunidad”.22 Además, la conversión del gas
estancado en un nuevo flujo de ingresos para las
empresas petroleras probablemente les otorgaría un
incentivo mayor para explorar y perforar campos
petroleros y gasíferos que, de otro modo, habrían sido
considerados demasiado marginales para ser
explotados. Y habría motivación para elevar el
consumo de combustibles fósiles en vez de desalentarlo,
con sus consecuencias climáticas correspondientes.
5) Las cepas de bacterias de diseño que convierten el
metano o el gas sintético en productos valiosos
también podrían ser alimentadas con el metano
procedente de los rellenos sanitarios o de los corrales de
la ganadería intensiva. Por razones de relaciones
públicas, las empresas de biología sintética que trabajan
en el sector de la conversión de gas metano en
sustancias químicas o en el de conversión de metano en
combustibles, hablan con frecuencia sobre los
prospectos de capturar y transformar el gas emitido por
los rellenos sanitarios como una propuesta “verde”, aún
cuando el mercado para el gas extraído mediante
fracturación hidráulica o el mercado del gas estancado
en los campos petroleros y carboníferos son mucho
mayores.
…….
……
Grupo ETC & Heinrich Böll Stiftung 13
Riesgos de bioseguridad
de los metanótrofos
………
……
La ingeniería genética de cualquier organismo puede
tener efectos impredecibles, con frecuencia no
inmediatos, y la creciente complejidad de la biología
sintética aumenta dichos riesgos. Dado que estos
organismos son auto-replicantes y pueden esparcirse a
través de la biosfera, su liberación al ambiente (incluso
accidentalmente) incrementa notablemente los peligros
para el mundo vegetal, los animales y los microbios. Esos
riesgos pueden ser fatales si un metanótrofo de diseño
genético que produce sustancias químicas (posibles
venenos para otras formas de vida) se libera en ambientes
con altas concentraciones de metano y encuentra un
nicho o ventaja adaptativa. Por ejemplo, si los
metanótrofos llegan a pantanos o suelos con mucho
material podrido que produce metano en el suelo.
Algunos animales, como el ganado, también son fuentes
significativas de metano, así que si el metanótrofo
encuentra un nicho en los rumiantes y se reproduce,
podría, en el peor de los casos, generar una sustancia tipo
combustible de auto o plástico dentro del animal,
enfermándolo, alterando la producción de leche y carne
y esparciendo su mal a otros organismos. Podría haber,
por supuesto, muchas otras implicaciones ambientales y
de salud aún desconocidas.
————
Incremento de los riesgos climáticos
………….
En las discusiones sobre el metano como fuente de
energía, éste es presentado por la industria de los
combustibles fósiles como una alternativa “más limpia”
y menos intensiva en carbono al petróleo y el carbón.
El metano no quemado en su forma gaseosa tiene un
mayor impacto climático que el dióxido de carbono,
sin embargo, cuando es quemado, el metano produce
menos dióxido de carbono por unidad de energía que
cualquier otro tipo de combustible (incluyendo
biocombustibles como el etanol).23 Empero, la
conversión del metano en combustible y otros
productos de alto valor por medio de fermentación
biosintética podría revertir esa ventaja.
Para empezar, el proceso de fermentación tiene sus
propios costos energéticos y produce dióxido de
carbono durante la fermentación y los metanótrofos
son actualmente ineficientes en la transformación del
metano en combustible. El producto final (por
ejemplo, un combustible refinado y sustituto que
podría ser usado inmediatamente en automóviles o
aviones) tendrá una intensidad de carbono similar a los
combustibles existentes de base petrolera y, al ser
quemado, emitirá más gases con efecto de invernadero
(GEI) que el metano no transformado. Según algunos
análisis, la producción de un combustible a partir de
gas natural utilizando metanótrofos es un proceso que
en la actualidad emitirá un mayor volumen de gases
que el que emitiría la producción de combustibles
derivados convencionalmente del petróleo, porque los
impactos relacionados con la producción deben ser
incorporados en el cálculo. El proyecto REMOTE
(véase abajo) está tratando de superar este problema de
mayores emisiones, pero aún no lo logra.24
……………..
Definiciones
Metanótrofo. Organismo que consume metano como
su fuente principal d-e carbón y energía.
Gas sintético o gas de síntesis.Mezcla gaseosa de
monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de
carbono producido mediante el tratamiento térmico
del carbón y la biomasa (a través del proceso Fischer
Tropsch).
Gas estancado o varado. Gas desperdiciado y
remanente de los campos petroleros y gaseros cuya
captura para su venta en el mercado no es
económicamente viable.
Quema y fuga de gas. Proceso de quema del exceso de
gas de la extracción industrial y las operaciones de
refinación (quema) o su emisión sin quemar como
metano en la atmósfera (fuga).
Biomasa. Materia vegetal recolectada para un proceso
de producción industrial.
Bioseguridad. Término que hace referencia a los
riesgos inherentes y directos de los organismos;
frecuentemente utilizado en las discusiones sobre los
riesgos directos de los organismos genéticamente
modificados en varios niveles de gobernanza,
especialmente la Organización de Naciones Unidas.
Chad A. Haynes y Ramón González, “Rethinking Biological
Activation of Methane and Conversion to Liquid Fuels”, Nature
Chemical Biology, v. 10, mayo de 2014.
Las empresas de biología
sintética cargan combustible
En el momento actual parece estar ocurriendo
una especie de furor por el gas dentro de la
industria de la biología sintética, a medida que
un número significativo de actores de la
industria biotecnológica se están equipando para
emplear ya sea metano o gas de síntesis como
materia prima para sus organismos sintéticos:
…………..
Calysta
…………
Con sede en Menlo Park, California, en el corazón
del Silicon Valley, Calysta es la empresa que más
visiblemente trabaja en la transformación de metano
directamente en combustibles, alimentos u otras
sustancias químicas. La empresa utiliza su plataforma
de bioingeniería (transformación biológica de gas a
químicos y de gas a líquidos), denominada
“BioGPS”, para diseñar cepas microbianas como el
methylcoccus (un metanótrofo), que se alimenta de
metano y produce una variedad de compuestos. Los
microbios se colocan en recipientes reactores para
realizar la “fermentación gaseosa”, es decir, el proceso
digestivo descrito arriba. Calysta afirma que su
plataforma de biología sintética puede producir
variedades importantes de sustancias químicas
industriales como alcoholes, ésteres, óxidos y
olefinas, entre los cuales se incluirían combustibles
líquidos.25 Además de sus colaboraciones con el
Departamento de Energía de Estados Unidos a través
del programa REMOTE y con los laboratorios
nacionales de energía de ese mismo país (véase
cuadro), Calysta mantiene una sociedad con valor de
2.5 millones de dólares con la empresa líder de
bioplásticos, Natureworks, para producir ácido
poliláctico (PLA) a partir de metano en vez de fécula
de maíz.26
…….
…………
No obstante, el problema más profundo podría radicar en la
adopción de una economía basada en el metano. El metano
no quemado tiene efectos climáticos extremadamente altos.
La fuga accidental de metano de los pozos, de los sitios de
fractura hidráulica y de las redes de distribución es ya un
hecho común y sólo se incrementaría a medida que aumente
el consumo del metano por parte de la industria.
…..
…..
Biología sintética a base de metano como
“captura, uso y almacenamiento de carbono”
……..
……..
El prospecto de capturar el metano que hasta ahora se quema
y se fuga, encaja perfectamente dentro de las estrategias de la
industria de los combustibles fósiles para promover las
tecnologías de captura de carbono. La industria energética
insiste cada vez más en la “disociación” de la energía
proveniente de combustibles fósiles y las emisiones de GEI,
alegando que existen nuevas tecnologías que permiten que el
mundo pueda continuar extrayendo y consumiendo
combustibles con alto contenido de carbón y reducir el nivel
general de emisiones. Su argumentación sirve para promover
tecnologías que están apenas esbozándose y que tienen una
eficacia aún no comprobada. La principal tecnología en este
sentido se denomina Captura y Almacenamiento de Carbono
(CCS, por sus siglas en inglés), la cual consiste en la presunta
captura del dióxido de carbono residual (por ejemplo, el
emitido por las generadoras de electricidad a base de carbón)
y su almacenamiento en formaciones geológicas. Sin
embargo, lograr una captura y almacenamiento de carbono
sería enormemente costoso y hasta la fecha sólo existe una
planta de CCS en operación en el mundo. Los defensores de
la industria energética fósil también están promoviendo, de
manera creciente, un enfoque distinto en el que en vez de
incurrir en el gasto de enterrar el carbón capturado, lo
utilizan como materia prima para producir combustibles,
plásticos, cemento y otros materiales y, por supuesto,
obteniendo ganancias de este proceso. Este enfoque es
denominado “Captura, Uso y Almacenamiento de Carbono”
(CCUS, por sus siglas en inglés), aunque en el caso de la
conversión de los gases residuales en combustible no ocurre
en realidad el almacenamiento, puesto que el combustible es
quemado y, por tanto, se libera carbono a la atmósfera. La
captura de metano y su transformación en combustibles por
medio de la biología sintética en vez de su quema es un
ejemplo perfecto de los proyectos de captura y uso de
carbono. Si bien estas opciones se presentan como beneficio
“verde”, en realidad constituyen una falsa solución más, que
en última instancia beneficia a la industria de los
hidrocarburos y podría conducir a un incremento neto de las
emisiones atmosféricas en vez de disminuirlas.
———–
—–