Impulsados por la inversión del gobierno y la demanda de los accionistas, los fabricantes están presionando para introducir productos de base biológica en el mercado. Estos nuevos materiales, elaborados a partir de plantas, hongos y microbios, tienen como objetivo reemplazar aquellos que contienen toxinas y son difíciles de reciclar o reutilizar.
Por Jim Robbins
En la década de 1930, la empresa DuPont creó el primer nylon del mundo, un polímero sintético hecho de petróleo. El producto apareció por primera vez en cerdas para cepillos de dientes, pero eventualmente se usaría para una amplia gama de productos, desde medias hasta blusas, alfombras, envases de alimentos e incluso hilo dental.
El nailon todavía se usa mucho, pero, al igual que otros plásticos, tiene desventajas ambientales: está hecho de un recurso no renovable; su producción genera óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero; no se biodegrada; y arroja microfibras que terminan en los alimentos, el agua, las plantas, los animales e incluso en las nubes.
Ahora, sin embargo, una empresa con sede en San Diego llamada Genomatica está ofreciendo una alternativa: el llamado nailon a base de plantas fabricado mediante biosíntesis, en el que un microorganismo modificado genéticamente fermenta los azúcares de las plantas para crear un producto químico intermedio que puede convertirse en nailon. 6 chips de polímero y luego textiles. La compañía se asoció con Lululemon, Unilever y otros para fabricar este y otros productos de base biológica que se descomponen de manera segura.
“Estamos al comienzo de una transición de materiales sustentables que reinventará los productos que usamos todos los días y de dónde provienen”, dice Christophe Schilling, director ejecutivo de Genomatica.
En septiembre, el presidente Biden lanzó una iniciativa de biotecnología y biofabricación de $2 mil millones.
El uso de organismos vivos para crear materiales seguros que se descomponen por completo en el medio ambiente, donde pueden actuar como nutrientes o materia prima para un nuevo crecimiento, es solo un ejemplo de un movimiento global floreciente que trabaja hacia la llamada bioeconomía. Su objetivo no se limita a reemplazar los plásticos, sino que apunta a todos los productos sintéticos convencionales, incluidos los productos químicos, el concreto y el acero, que son tóxicos para fabricar o usar, difíciles de reciclar y tienen una huella de carbono descomunal. En su lugar, vendrán productos hechos de plantas, árboles u hongos, materiales que, al final de su vida útil, pueden devolverse a la Tierra de manera segura o reciclarse una y otra vez. La bioeconomía aún es pequeña, en el esquema global de las cosas, pero el impulso para convertir la investigación exitosa en productos manufacturados está creciendo, impulsado por varios factores.
Primero, el disgusto generalizado por el creciente costo ambiental del plástico, incluido el hecho de que las personas y los animales lo están ingiriendo. En segundo lugar, hay una avalancha de fondos, especialmente en los Estados Unidos y Europa, para acelerar la transición de productos que no son biodegradables, tóxicos y que producen emisiones de carbono. En septiembre pasado, el presidente Biden firmó una orden ejecutiva, con una financiación de más de $2 mil millones, para lanzar la Iniciativa Nacional de Biotecnología y Biofabricación para apoyar los esfuerzos de investigación y desarrollo, incluido el uso de biomasa sostenible y recursos de desecho para fabricar biotecnología no tóxica. combustibles, productos químicos y fertilizantes, y para construir viviendas asequibles.
Y el Departamento de Defensa financió recientemente lo que llama un Instituto de Innovación en Fabricación llamado BioMADE, o el Ecosistema de Diseño y Fabricación Bioindustrial, una asociación público-privada con sede en la Universidad de Minnesota. La fabricación bioindustrial utiliza sistemas biológicos, incluidos microbios como bacterias, levaduras y algas, para crear nuevos materiales o alternativas a los materiales existentes a base de petróleo. Los proyectos en curso incluyen la creación de una bacteria, hecha de subproductos de la industria láctea, que reemplaza al propileno a base de petróleo como materia prima para el ácido acrílico, que se usa para fabricar vinilo, pintura, adhesivos, pañales y otros productos, y una bacteria que mata con seguridad los patógenos en los pollos, reemplazando a los antibióticos.
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos también es un actor importante en este campo. La agencia anunció recientemente que asignaría $41 millones para desarrollar nuevos mercados para productos hechos de madera, y ha administrado durante mucho tiempo el Programa BioPreferido, que requiere que las agencias federales y los contratistas compren productos preferenciales, incluidos limpiadores, alfombras, lubricantes y pinturas, con contenido mínimo de base biológica. Entre los productos que las agencias federales están usando ahora se encuentra un refrigerante para transformadores hecho con aceite de soya que es 99 por ciento biodegradable en 21 días y detergente para ropa Seventh Generation, que está hecho con 97 por ciento de ingredientes de base biológica. Si bien el concepto de bioeconomía existe desde hace un tiempo, el aumento de la financiación y el interés ha generado una serie de nuevas instalaciones y proyectos. El Centro de Compuestos y Estructuras Avanzadas de la Universidad de Maine acaba de fabricar una casa completamente reciclable; Material Innovation Initiative desarrolla textiles sostenibles sin productos animales. El Laboratorio Nacional de Oak Ridge tiene el Centro de Innovación en Bioenergía, que estudia los combustibles hechos de plantas y la cadena de suministro de bioenergía.
La UE ha propuesto nuevas reglas para exigir que todos los envases de los productos sean reciclables y posiblemente reutilizables para 2030.
Al otro lado del Atlántico, Horizon Europe, el programa de financiación clave de la Unión Europea, ha dedicado al menos 2.000 millones de dólares para acelerar su propia transición hacia una bioeconomía. Los objetivos del programa son financiar productos innovadores de base biológica para que sean una inversión menos riesgosa, garantizar que los nuevos productos y sistemas funcionen como se afirma y llevarlos al mercado de inmediato.
Las nuevas regulaciones que rigen los flujos de desechos son otro importante impulsor de esta transición. La UE acaba de proponer nuevas reglas para exigir que todos los envases de los productos sean reciclables de una manera económicamente viable y posiblemente reutilizables para 2030. La industria textil del continente también se está preparando para nuevas reglas de sostenibilidad. “La industria de la moda desde el punto de vista de la UE estará regulada de la A a la Z dentro de un par de años”, dijo recientemente Rannveig van Iterson, consultor senior de Ohana Public Affairs, a Women’s Wear Daily. “Pasará básicamente de cero sin legislación de sustentabilidad a cubrir todo, desde la producción hasta el diseño y los desechos”. En otras palabras, es posible que pronto se requiera que todo el proceso de fabricación de ropa sea de base biológica.
La industria de la moda está bajo una enorme presión para limpiar su acto, dice Frank Zambrelli, director ejecutivo de la Coalición de Empresas Responsables de la Universidad de Fordham, en Nueva York. El sector produce 92 millones de toneladas de desechos en todo el mundo cada año, y se prevé que sus emisiones de CO2 aumenten en un 50 por ciento para 2030. El curtido de pieles para cuero requiere una serie de productos químicos tóxicos, como cromo, formaldehído y arsénico. Una alternativa de cuero prometedora proviene de los hongos. En 2016, MycoWorks comenzó a producir un textil similar al cuero, llamado Reishi, a partir de micelio de hongo, que según un estudio tiene una huella de carbono que es solo el 8 por ciento de la huella del cuero bovino. La empresa ha tenido un gran éxito y ahora produce textiles que van desde sábanas hasta lonas y asientos de automóviles para las principales marcas. Con sede en Emeryville, California, MycoWorks tiene más de 160 empleados y acaba de comenzar la construcción de una planta de 150 000 pies cuadrados.
Las preocupaciones sobre las restricciones inminentes han dado lugar a un gran impulso para escalar materiales nuevos y más seguros. “Cada vez hay más y más opciones responsables”, dice Zambrelli. “Muchas de estas alternativas han existido por un tiempo, pero estamos comenzando a ver inversiones reales”.
A medida que entren en juego más regulaciones, las empresas tendrán que tomar más en serio la divulgación de la información ambiental de sus productos en los informes oficiales, agregó Zambrelli. “Cuando tienes a los CFO [directores financieros] y a los asesores generales involucrados en los informes, de repente hay un factor de legitimación en lo que están haciendo”.
Además de la presión regulatoria, dijo Rob Handfield, quien estudia las cadenas de suministro de base biológica en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, existe una presión creciente por parte de los accionistas. “Cada vez más empresas ahora tienen inversores que solicitan objetivos basados en la ciencia”, dijo. “Y también hay una gran presión de los clientes. Están pidiendo a las empresas no solo que se comprometan, sino que pongan su dinero donde está su boca”.
También ayuda que los productos de base biológica sean cada vez más rentables. Una estimación sitúa el valor de la bioeconomía en EE. UU. en 1 billón de dólares y el valor mundial en 4 billones de dólares. Un informe del Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible de 2020 proyecta que la oportunidad económica para los productos de base biológica podría crecer a más de $ 7 billones para 2030.
La tecnología en rápida evolución está permitiendo nuevos enfoques y productos. La madera vieja y simple de baja tecnología, de los árboles, está recibiendo una enorme atención como reemplazo del acero y el concreto en la construcción. (La fabricación de acero contribuye con alrededor del 8 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono, y la fabricación de hormigón contribuye aproximadamente con otro 8 por ciento).
Pasar de muestras hechas en laboratorio a la producción en masa es el próximo y mayor obstáculo para muchos productos.
Un producto llamado MettleWood, desarrollado en el Centro de Innovación de Materiales de la Universidad de Maryland, se deriva de madera blanda de plantaciones comerciales a las que se les ha eliminado la lignina. En un proceso patentado, la madera libre de lignina se densifica a alta presión, creando madera que, según su fabricante, es un 80 % más liviana que el acero, un 20 % más resistente y aproximadamente la mitad del costo. InventWood, la empresa que fabrica MettleWood, acaba de recibir una subvención de 20 millones de dólares del Departamento de Energía de EE. UU. para aumentar la producción.
El Centro de Compuestos y Estructuras Avanzadas de la Universidad de Maine mostró recientemente una casa impresa en 3D hecha de una mezcla de subproductos forestales de los numerosos aserraderos del estado: aserrín, harina de madera (un aserrín muy fino) y una biorresina cuyos ingredientes no han aún no se ha revelado. Toda la envolvente de la casa (paredes, piso y techo) está impresa con fibras de madera y biorresinas y está aislada con aislamiento 100 % de madera.
“Este material es reciclable”, dijo Evan Gilman, ingeniero jefe de operaciones del centro. “Si en cien años esta casa se vuelve inutilizable, podría tomar el material, triturarlo e imprimir otra casa u otra estructura o alguna otra cosa útil. Podría ser reutilizado para el futuro”.
La madera maciza, también conocida como madera contralaminada, también es cada vez más popular como material de construcción. Hecho de piezas de madera laminadas o clavadas entre sí, es en cierto modo más resistente que el acero y el hormigón. Y debido a que la madera permanece intacta durante la vida útil del edificio, secuestrará carbono durante décadas o incluso más, convirtiendo potencialmente los edificios de fuentes de carbono en sumideros de carbono.
Si bien la investigación y el desarrollo están en auge, el próximo y mayor obstáculo es pasar de muestras hechas en laboratorio a la producción en masa. De hecho, la brecha entre el descubrimiento y la comercialización exitosa de un nuevo producto o proceso es conocida por los capitalistas de riesgo como el “valle de la muerte”. A EE. UU. le va “muy bien en la fase de investigación y desarrollo, y tenemos algo de producción a escala comercial”, dijo Melanie Tomczak, directora de tecnología de BioMADE. “Pero es ese medio, esa producción de planta piloto, lo que no tenemos. No ha habido incentivos a esa escala”.
También existe la preocupación de que los productos de base biológica sean susceptibles de “lavado verde” (sobrevalorar su buena fe ambiental) o de consecuencias no deseadas. Hace dieciocho años, por ejemplo, el gobierno federal amplió en gran medida un programa para fomentar la producción de biocombustibles, principalmente a partir de maíz, como una forma de reducir las emisiones de CO2 de los combustibles fósiles. Ahora, más de un tercio de la cosecha de maíz de EE. UU. se destina a biocombustibles. Sin embargo, un estudio reciente encontró que los incentivos federales para cultivar maíz para etanol llevaron a la conversión de tierras a tierras de cultivo, lo que provocó la liberación de gases de efecto invernadero a la atmósfera, lo que contrarrestó las ganancias del programa.
Y si bien la construcción con madera en masa bien podría ser más sostenible que la construcción con acero y hormigón, dependiendo de una serie de factores, incluido el tiempo que se mantienen intactas las vigas, la demanda de madera en masa puede conducir a una mayor tala.
Si bien una verdadera bioeconomía está muy lejos de fructificar, la mayor atención y el financiamiento del campo están generando impulso. Una gran parte de la batalla puede ser simplemente la conciencia pública. “Necesitamos más usuarios pioneros para impulsar la economía de escala”, dijo Gilman de la Universidad de Maine. “Las tecnologías existen, pero no se están utilizando porque aún no son tan eficientes o porque la gente simplemente no comprende el potencial. Necesitamos impulso, algunos de los primeros en adoptarlo para comprarlo. Eso realmente impulsará el desarrollo”.
