Renmatix, una start-up con sede en Kennesaw, en el Estado de Georgia (Estados Unidos) está usando agua a altas presiones y temperatura para transformar astillas de madera en azúcar que a continuación puede fermentarse para fabricar biocombustibles y otros productos químicos. La empresa afirma que el proceso puede producir azúcar al mismo precio que lo que cuesta producirla partiendo de la caña de azúcar, algo que ya se está usando para producir biocombustibles rentables en Brasil.

Renmatix quiere resolver el paso más difícil para producir etanol partiendo de materiales celulósicos abundantes como las astillas de madera, en vez de hacerlo partiendo del maíz o las fuentes de azúcar. Una vez creado el azúcar, se puede fabricar etanol usando la misma tecnología que en una planta convencional que procesa azúcar de caña o de maíz.

Por ahora, Renmatix solo ha probado la tecnología a pequeña escala, usando una planta capaz de procesar tres toneladas de astillas de madera al día. Al igual que para todas las empresas de biocombustibles avanzados, uno de sus mayores retos será convencer a los inversores de que pongan el dinero que necesitan para construir una fábrica comercial más grande que demuestre que la empresa es viable económicamente. La Agencia de Protección Medioambiental de EE.UU. se ha visto obligada a no elaborar reglamentos para el etanol celulósico porque aún no se han construido fábricas comerciales para la conversión de celulosa en etanol. Al reducir el coste de producir azúcar partiendo de materiales celulósicos, Renmatix espera romper por fin este atasco.

Tanto investigadores como empresas han probado numerosos métodos para convertir la celulosa en azúcar. Algunos de estos métodos implican deshacer la biomasa usando ácidos o encimas creadas específicamente para esa labor. Otros implican el uso de calor y presión para convertir la biomasa en hidrógeno y monóxido de carbono, que se pueden convertir en biocombustibles usando catalizadores inorgánicos. Cada método tiene sus inconvenientes: las encimas son caras y los ácidos tóxicos. Ambos procesos son lentos y requieren un equipo caro. Además, los procesos que usan calor y catalizadores inorgánicos producen poca cantidad de los combustibles deseados en proporción a los materiales empleados.

En vez de usar encimas o ácidos, Renmatix emplea agua supercrítica, es decir agua sometida a altas temperaturas y presión. Bajo estas condiciones, la celulosa se disuelve y se convierte rápidamente en moléculas de azúcar. Las reacciones tardan segundos, comparadas algunos de los otros procesos que tardan varios días. Debido a la alta velocidad de la reacción, una cantidad relativamente pequeña de equipo puede producir una gran cantidad de azúcar, lo que contribuiría a reducir los costes de capital. Un equipo más pequeño también permitiría distribuir la producción de biocombustibles, disminuyendo el coste de transportar la biomasa.

Sin embargo, trabajar con agua supercrítica presenta sus retos.  Los materiales que se pueden usar con agua supercrítica son limitados (disuelve el cristal, por ejemplo). Las reacciones extremadamente rápidas también dificultan asegurar que el proceso químico no se pasa y produce derivados no deseados. En intentos anteriores, el agua supercrítica ha deshidratado parte del azúcar producido, resultando en compuestos que pueden envenenar la levadura que se usa para convertir el azúcar en etanol. Típicamente el proceso produce un rendimiento relativamente pequeño de una cantidad dada de biomasa.

El vicepresidente de tecnología de procesos de Renmatix, Fred Moesler, afirma que la empresa ha superado esos problemas. La firma no ha explicado cómo lo consigue, pero Gary Aurand, investigador de la Universidad de Iowa que conoce la empresa desde sus comienzos (cuando se llamaba Syria Innovations) sugiere que Renmatix puede estar usando agua supercrítica solo en parte de su proceso.

Convertir biomasa en azúcar usando agua supercrítica implica empezar por moler la biomasa hasta convertirla en partículas pequeñas y luego disolver la celulosa en agua. Sin disolver, solo se descomponen las moleculas de celulosa de la superficie de las partículas, produciendo poca cantidad de azúcar. Cuando la celulosa se ha disuelto, una nueva exposición a altas temperaturas y presión descompondrá las moléculas de celulosa en azúcar.

Aurand sostiene que el agua solo tiene que ser supercrítica para el paso de disolución. Si Renmatix fuera capaz de diseñar un sistema para trasladar el material disuelto a una zona de menor temperatura y presión, podría ralentizar el proceso de descomposición de la celulosa en azúcar, previniendo la formación de compuestos no deseados.

Renmatix solo ha dicho que es capaz de descomponer la celulosa y un material similar, la hemicelulosa, en dos pasos. La descomoposición de la celulosa produce glucosa, el azúcar que la levadura usa para producir etanol. Descomponer la hemicelulosa produce otro tipo de azúcar llamado xilosa, que no funciona con la fermentación convencional, pero que se puede usar para algunos biocombustibles avanzados y para procesos bioquímicos. La economía del proceso dependerá del mercado que haya para la xilosa.

Renmatix ya ha reunido parte del dinero para crear una fábrica capaz de producir 100.000 toneladas de azúcar al año. Lo suficientemente grande como para demostrar el potencial del proceso, afirman. Pero la empresa aún está intentando conseguir los préstamos para seguir adelante. En el pasado, usar agua supercrítica para procesar biomasa se ha considerado poco económico, así que puede que les cueste conseguir el visto bueno de los bancos.  “Se sabe muy poco de la tecnología”, afirma  Andy Aden, gerente de análisis de biorefinería en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables con sede en Golde, Colorado (EE.UU.). Basándose en cálculos existentes, “probablemente sea cara”, afirma el experto.