En la búsqueda de producir biocombustibles asequibles, Los álamos son una de las mejores opciones del noroeste del Pacífico:los árboles son abundantes, de rápido crecimiento adaptable a muchos terrenos y su madera se puede transformar en sustancias utilizadas en biocombustibles y productos químicos de alto valor de los que dependemos en nuestra vida diaria.

Pero incluso cuando los investigadores prueban el potencial de los álamos para transformarse en todo, desde etanol hasta productos químicos en cosméticos y detergentes, Aún no se ha logrado una planta de procesamiento de álamos a escala comercial. Esto se debe principalmente a que los costos de producción aún no son competitivos con el precio actual del petróleo.

Un equipo de la Universidad de Washington está tratando de hacer del álamo un competidor viable probando la producción de álamos más jóvenes que podrían cosecharse con más frecuencia, después de solo dos o tres años, en lugar del ciclo habitual de 10 a 20 años. Estos árboles esencialmente juveniles en comparación con adultos completamente desarrollados, se plantan más juntas y se cortan de tal manera que broten más ramas del tocón después de cada cosecha, utilizando los mismos sistemas raíz hasta por 20 años. Este método se llama "rebrote, "y los árboles se conocen como monte bajo de álamo.

El equipo es el primero en intentar convertir todo el árbol joven, incluidas las hojas, corteza y tallos:en aceite biológico, un producto de aceite de origen biológico, y etanol usando dos procesos separados. Sus resultados, publicado este verano en dos artículos:uno en ACS Sustainable Chemistry &Engineering y el otro en Biotecnología para biocombustibles —Apuntan a un futuro prometedor para el uso de los bosques de álamo como biocombustible.

"Nuestra investigación demostró que el monte bajo de álamos puede ser una buena opción para satisfacer los criterios de alto volumen de materia prima para biocombustibles, "dijo el autor principal Chang Dou en ambos artículos, estudiante de doctorado en el programa de Ciencias e Ingeniería de Biorecursos de la UW. "Nuestros hallazgos son importantes para la futura industria de los biocombustibles, y el objetivo final es hacer que el biocombustible de los álamos esté un paso más cerca de la bomba ".

Las astillas de madera de álamo de árboles más viejos han sido el foco de la mayoría de las investigaciones, principalmente porque las partes de madera contienen la mayor concentración de azúcar, que es importante para fabricar etanol y productos químicos. Estudios anteriores muestran que las astillas de álamo son una fuente viable de biocombustible, pero los costos aún no se señalan, especialmente porque los árboles se cortan solo una vez cada 10 años o más. Adicionalmente, otras partes del árbol se desperdician cuando solo se usa el tronco, haciendo que el proceso sea más ineficiente y derrochador.

Sin embargo, si se plantaran chopos juntos como un cultivo agrícola, y árboles enteros se cosecharon en un ciclo mucho más rápido, podría tener sentido desde la perspectiva de los costos y ofrecer un retorno de la inversión corto, y ser más atractivo para los agricultores.

Los combustibles alternativos deben tener sentido económico, los investigadores enfatizan, para que los biocombustibles hagan mella en el mercado impulsado por el petróleo.

"Tenemos los incentivos ambientales para producir combustibles y químicos a partir de recursos renovables, pero ahora mismo, no son suficientes para competir con los bajos precios del petróleo. Ese es el problema, "dijo Renata Bura, profesor asociado de la Universidad de Washington en la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales y autor principal.

La investigación de Bura es parte del proyecto Advanced Hardwood Biofuels Northwest financiado por el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU. El proyecto, dirigida por el profesor de la Universidad de Washington Rick Gustafson, es un consorcio de universidades e industrias liderado por la Universidad de Washington cuyo objetivo es sentar las bases para una industria de biocombustibles y biocombustibles del noroeste del Pacífico basada en materias primas de álamo. Para este estudio, árboles en Jefferson, Oregón, uno de los cuatro sitios de estudio, se plantó en hileras muy juntas en la primavera de 2012 y se cosechó menos de dos años después, antes de que las hojas cayeran.

El equipo de la Universidad de Washington probó primero si los álamos jóvenes enteros podrían convertirse en azúcar mediante un proceso que utiliza alta temperatura, presión y enzimas para descomponer los materiales de madera en azúcar. Desde allí, es posible producir etanol, ácido acético, ácido láctico y otros productos químicos valiosos al fermentar el azúcar.

Después de procesar los árboles, los investigadores encontraron que las hojas tienen un rendimiento pobre y redujeron la producción general de azúcar, no solo porque las hojas son naturalmente bajas en azúcar, pero también contienen otras sustancias químicas que impiden el proceso de liberación de azúcar. Cuando se escala a una operación comercial, las hojas deben eliminarse y pueden usarse para otros fines, como piensos para animales.

También probaron álamos enteros de la misma parcela en otro proceso de conversión que usa mucho más calor, más de 500 grados Celsius, para transformar los materiales del árbol directamente en aceite biológico en un proceso llamado "pirólisis". Se están realizando investigaciones para convertir este aceite de color marrón oscuro en un combustible de transporte que se asemeja a la gasolina o al diésel.

En el experimento, Los investigadores descubrieron que la inclusión de hojas no suponía una gran diferencia en la calidad del aceite biológico resultante. Cuando se amplía, En última instancia, los productores podrían ahorrar tiempo y dinero al no separar las hojas de las ramas para lograr un aceite de calidad similar.

Las futuras plantas de producción de álamo podrían aprovechar ambos métodos, sopesar factores como el costo actual de los materiales o el valor en dólares de los productos que se fabrican para determinar qué método tiene más sentido financiero, Dou explicó.

Los álamos jóvenes utilizados en el estudio tienen propiedades similares a los brotes que brotarían de un tocón en una verdadera operación de rebrote. Usando ese método de corte, es posible cosechar árboles cada dos años durante un máximo de 20 años sin el esfuerzo adicional y el costo de arrancar raíces, preparar el suelo y plantar nuevos árboles que se requieren en los regímenes de plantación habituales.

Por último, Los investigadores dicen que el álamo de monte bajo es probablemente el mejor equilibrio entre costo y confiabilidad para que los productores del noroeste del Pacífico produzcan biocombustible.

"En la actualidad, estamos analizando cómo podemos cultivar álamo para obtener servicios ecosistémicos monetizados, "Dijo Bura." En el futuro, visualizamos una industria de base biológica que proporcionará múltiples beneficios ambientales, revitalizará las comunidades rurales y servirá como puente hacia una industria de biocombustibles completamente desarrollada ".