Como un espejismo en el horizonte, un proceso innovador para convertir un potente gas de efecto invernadero en una solución de seguridad alimentaria se ha estancado por la incertidumbre económica. Ahora, un análisis de la Universidad de Stanford, el primero de su tipo, evalúa el potencial de mercado del enfoque, en el que las bacterias alimentadas con metano capturado se convierten en harina de pescado rica en proteínas. El estudio, publicado el 22 de noviembre en Nature Sustainability , encuentra que los costos de producción relacionados con el metano capturado de ciertas fuentes en los EE. UU. son más bajos que el precio de mercado de la harina de pescado convencional. También destaca reducciones de costos factibles que podrían hacer que el enfoque sea rentable utilizando otras fuentes de metano y capaz de satisfacer toda la demanda mundial de harina de pescado.

"Las fuentes industriales en los EE. UU. están emitiendo una cantidad verdaderamente asombrosa de metano, que no es económico capturar y usar con las aplicaciones actuales", dijo el autor principal del estudio, Sahar El Abbadi, quien realizó la investigación como estudiante de posgrado en ingeniería civil y ambiental. /P>

"Nuestro objetivo es cambiar ese paradigma, utilizando la biotecnología para crear un producto de alto valor", agregó El Abbadi, quien ahora es profesor en el programa de Educación Cívica, Liberal y Global en Stanford.

Dos problemas, una solución

Aunque el dióxido de carbono es más abundante en la atmósfera, el potencial de calentamiento global del metano es unas 85 veces mayor durante un período de 20 años y al menos 25 veces mayor un siglo después de su liberación. El metano también amenaza la calidad del aire al aumentar la concentración de ozono troposférico, cuya exposición causa aproximadamente 1 millón de muertes prematuras al año en todo el mundo debido a enfermedades respiratorias. La concentración relativa de metano ha crecido más del doble de rápido que la del dióxido de carbono desde el comienzo de la Revolución Industrial debido en gran parte a las emisiones provocadas por el hombre.

Una posible solución radica en las bacterias que consumen metano llamadas metanótrofas. Estas bacterias se pueden cultivar en un biorreactor refrigerado lleno de agua alimentado con metano presurizado, oxígeno y nutrientes como nitrógeno, fósforo y metales traza. La biomasa rica en proteínas resultante se puede utilizar como harina de pescado en alimentos acuícolas, lo que compensa la demanda de harina de pescado elaborada a partir de peces pequeños o alimentos a base de plantas que requieren tierra, agua y fertilizantes.

"Si bien algunas empresas ya están haciendo esto con gas natural de tubería como materia prima, una materia prima preferible sería el metano emitido en grandes vertederos, plantas de tratamiento de aguas residuales e instalaciones de petróleo y gas", dijo el coautor del estudio Craig Criddle, profesor de ciencias civiles y ambientales. ingeniería en la Escuela de Ingeniería de Stanford. "Esto generaría múltiples beneficios, incluidos niveles más bajos de un potente gas de efecto invernadero en la atmósfera, ecosistemas más estables y resultados financieros positivos".

El consumo de pescados y mariscos, una importante fuente mundial de proteínas y micronutrientes, se ha multiplicado por más de cuatro desde 1960. Como resultado, las poblaciones de peces salvajes se han reducido gravemente y las piscifactorías ahora proporcionan alrededor de la mitad de todos los pescados y mariscos de origen animal que comemos. El desafío solo crecerá a medida que la demanda mundial de animales acuáticos, plantas y algas probablemente se duplique para 2050, según una revisión exhaustiva del sector dirigida por investigadores de Stanford y otras instituciones.

Si bien los metanótrofos alimentados con metano pueden proporcionar alimento para los peces de cultivo, la economía del enfoque no ha sido clara, incluso cuando los precios de la harina de pescado convencional casi se han triplicado en términos reales desde 2000. Para aclarar el potencial del enfoque para satisfacer la demanda de manera rentable, los investigadores de Stanford modelaron Escenarios en los que el metano proviene de plantas de tratamiento de aguas residuales relativamente grandes, vertederos e instalaciones de petróleo y gas, así como gas natural comprado de la red comercial de gas natural. Su análisis analizó una variedad de variables, incluido el costo de la electricidad y la disponibilidad de mano de obra.

Hacia la obtención de beneficios

En los escenarios que involucran el metano capturado de vertederos e instalaciones de petróleo y gas, el análisis encontró que los costos de producción de harina de pescado metanotrófica (USD 1546 y USD 1531 por tonelada, respectivamente) eran más bajos que el precio de mercado promedio de 10 años de USD 1600. Para el escenario en el que se capturó el metano de las plantas de tratamiento de aguas residuales, los costos de producción fueron ligeramente más altos (1645 dólares por tonelada) que el precio promedio de mercado de la harina de pescado. El escenario en el que se compraba metano de la red comercial generaba los costos de producción de harina de pescado más elevados (1783 dólares por tonelada) debido al costo de compra de gas natural.

Para cada escenario, la electricidad fue el mayor gasto, representando más del 45 por ciento del costo total en promedio. En estados como Mississippi y Texas con bajos precios de la electricidad, los costos de producción se redujeron en más del 20 por ciento, lo que hizo posible producir harina de pescado a partir de metano a $1214 por tonelada, o $386 menos por tonelada que la producción de harina de pescado convencional. Los costos de electricidad podrían reducirse aún más, dicen los investigadores, mediante el diseño de reactores que transfieran mejor el calor para requerir menos enfriamiento, y cambiando las aplicaciones eléctricas por aquellas que funcionan con el llamado gas varado que de otro modo se desperdiciaría o no se usaría, lo que también puede reducir dependencia de la red eléctrica para ubicaciones remotas. En escenarios que involucren el metano de las plantas de tratamiento de aguas residuales, las propias aguas residuales podrían usarse para proporcionar nitrógeno y fósforo, así como para enfriar.

Si eficiencias como estas pudieran reducir el costo de producción de una harina de pescado a base de metanótrofos en un 20 por ciento, el proceso podría satisfacer de manera rentable la demanda global total de harina de pescado con metano capturado solo en los EE. UU., según el estudio. De manera similar, el proceso podría reemplazar la soya y los alimentos para animales si se lograran más reducciones de costos.

"A pesar de décadas de intentos, la industria energética ha tenido problemas para encontrar un buen uso para el gas natural varado", dijo el coautor del estudio Evan David Sherwin, investigador postdoctoral en ingeniería de recursos energéticos en Stanford. "Una vez que comenzamos a analizar juntos los sistemas energético y alimentario, quedó claro que podíamos resolver al menos dos problemas de larga data a la vez".