Revista de Ciencias Sociales (RCS)
Vol. XXVIII, No. 4, octubre - diciembre 2022. pp. 415-429
FCES - LUZ ● ISSN: 1315-9518 ● ISSN-E: 2477-9431
Como citar APA: Melendez, J. R. (2022). Biotecnología y
gerencia aplicada en la producción de bioetanol 1G y 2G. Revista de Ciencias
Sociales (Ve), XXVIII(4), 415-429.
Biotecnología y gerencia aplicada en la producción de
bioetanol 1G y 2G
Melendez, Jesus R.*
Resumen
En
el contexto actual y global la producción de bioetanol de primera generación y
segunda generación ofrece una alternativa sostenible con el medio ambiente en
comparación con los combustibles fósiles. La gestión empresarial-industrial se
ha consolidado en establecer la parametrización de indicadores de control y la
valoración de los factores económicos que participan en la selección de métodos
tecnológicamente eficientes para producir biocombustibles. El objetivo
principal es proporcionar información sobre la innovación biotecnológica de los
procesos de producción de primera generación y segunda generación del bioetanol
desde el contexto gerencial. La metodología corresponde a una revisión
sistémica de literatura, el nivel de investigación es del tipo exploratorio y
descriptivo. Se consideraron publicaciones actualizadas pertenecientes a varias
bases de datos, como Scopus, y WoS, hasta el año 2022. Los resultados muestran
un escenario definido por avances en el campo de la biotecnología para producir
bioetanol primera y segunda generación, en un contexto gerencial. Se concluye
que la gestión industrial para la producción de biocombustibles se define por
la toma de decisiones basada en la inversión económica y la tendencia en
adoptar procesos alternativos que permitan la producción de biocombustibles a
partir de material lignocelulósico sobre materias primas alimenticias.
Palabras clave: Bioetanol; gerencia; biocombustible; biomasa
lignocelulósica; biorrefinerías.
* Doctor en Gerencia. Master en Gerencia de las Finanzas
y Negocios. Ingeniero Agroindustrial. Profesor en la Universidad Católica de
Santiago de Guayaquil, Guayaquil, Ecuador. Miembro de la Red Iberoamericana de Investigación
en Ingeniería de Proyectos-RIIPRO. E-mail: jesus.melendez@cu.ucsg.edu.ec ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8936-5513
Autor de correspondencia.
Recibido: 2022-06-14 · Aceptado: 2022-08-31
Biotechnology and applied management in the production of 1G and 2G bioethanol
Abstract
The production of first-generation and second-generation bioethanol in the current and global context offers a sustainable alternative to the environment compared to fossil fuels. Business-industrial management has been consolidated in establishing the parameterization of control indicators and the estimation of the economic factors that participate in the selection of technologically efficient methods to produce biofuels. The main objective is to provide information on the biotechnological innovation of the first generation and second-generation production methodologies of bioethanol in the managerial context. The methodology is considered a validated design for systemic literature review, the level of research is exploratory and descriptive. Up-to-date publications belonging to various databases, such as Scopus and WoS, were considered up to the year 2022. The results show a scenario defined by advances in the domain of biotechnology to produce first and second-generation bioethanol, in an organizational context. It is concluded that industrial management for the production of biofuels is limited by decision-making based on economic investment and the tendency to adopt alternative processes that allow the production of biofuels from lignocellulosic material on food raw materials.
Keywords: Bioethanol; management; biofuel; lignocellulosic biomass; biorefineries.
Introducción
Existen
dos condiciones que determinan el aumento de la disponibilidad de la energía
cada día, y están condicionadas al aumento de la población y al crecimiento de
los parques industriales (Mohapatra, Ray y Ramachandran, 2019). Ante esta
situación, la producción mundial de energía y de bioetanol presenta registros
que evidencia un aumento constante, distribuidos en países europeos y de la
región latinoamericana, lo que representa para cualquier nación un factor de
desarrollo socioeconómico.
Según
los datos aportados por Puricelli et al. (2021), el sector del transporte
europeo fue responsable de más del 25% de las emisiones totales de Gases de
Efecto Invernadero (GEI) de la Unión Europea en el año 2017, de las cuales el
53% de estas emisiones provino de los segmentos de turismos y vehículos
comerciales ligeros; sin embargo, el consumo de biocombustibles para este
sector automotor se ubicó en un cuatro por ciento para el mismo periodo del 2017.
Aunque el desarrollo y la utilización de nuevos recursos energéticos debe
fortalecerse aún más si se estima que la tendencia a consumir energía de origen
no fósil alcance hasta el 20% del consumo total de energía primaria para el año
2030 (Zou et al., 2016).
Tomar
las decisiones gerenciales adecuadas requiere de una gestión integral para
lograr la eficiencia de la producción de energía. Para alcanzarlo, el
desarrollo industrial se está enfocando en fuentes alternativas de energía de
forma planificada que limitarán el uso de petróleo, gas, carbón y madera (Peña
y López, 2020; McGookin, Gallachóir y Byrne, 2021) y promover el uso de
bioalternativas para reducir los graves problemas de contaminación generados
por la industria de petroquímicas, químicas en general y el sector del
transporte automotor (Moula, Nyári y Bartel, 2017).
Esta
tendencia de consumo de energía afianza aún más el diseño de políticas
gubernamentales que promueven la producción, sin obstaculizar el consumo de
alimentos y apoyen la adopción de biotecnologías eficientes de producción
(Callegari et al., 2020). En esta dirección los procesos de gestión industrial
están actualmente orientados a la producción de biocombustibles como fuente
alternativa de energía, y suelen considerar el uso de materias primas que
brindan altos rendimientos (Shields y Boopathy, 2011).
Actualmente
se han desarrollado innovadores modelos de producción que incorporan
fundamentos de economía circular, los cuales establecen los lineamientos que
permiten la rentabilidad económica con producción ecoproductiva, al mismo
tiempo disminuyendo el impacto ambiental (Lo et al., 2021) y promoviendo
acciones sociales.
La
propuesta científica se perfila hacia la producción de biocombustibles como el
bioetanol a partir de materias primas renovables. El bioetanol, representa una
de estas alternativas más interesantes como fuente de energía renovable y
ecológica, que se puede producir a partir de biomasa (Kang et al., 2014; De
Medeiros et al., 2020). Países como China, consideran estratégico la producción
de energías alternativas; según el trabajo presentado por Wu et al. (2021),
este país asiático alcanza un cuatro por ciento de la producción mundial y su
interés a producir biocombustibles celulósicos está en ascenso.
La
producción de bioetanol toma varias rutas para la producción, la vía de primera
generación (1G) se direcciona con procesos unitarios a partir del jugo de caña
de azúcar y otros materiales azucarados. Productos como el maíz, la caña de
azúcar y la remolacha azucarera, son los principales cultivos agrícolas
tradicionales que se emplean en la producción de bioetanol 1G; sin embargo, la
producción de estos cultivos, no pueden satisfacer la demanda mundial de la
producción de bioetanol debido a que esta producción agrícola se destina
principalmente a la entrega como alimentos (Mohanty y Swain, 2019).
En el
contexto biotecnológico, la producción de biocombustibles también contempla
otros métodos de fabricación, la opción de segunda generación (2G) es una de
ellas. La producción desde las biorrefinerías contempla procesamientos a partir
de tres elementos fundamentales constituidos por biomasa de lignocelulosa,
hemicelulosa y la lignina, las cuales son la base para la fabricación de
biocombustibles (Singh et al., 2022). Las posibles materias primas que
provienen del bagazo incluyen la caña de azúcar, el maíz, azúcar y sorgo dulce
(Dias et al., 2013; Nuanpeng et al., 2018; Zhang, Wells et al., 2019), todas
estas tecnologías están en desarrollo (Buenrostro-Figueroa et al., 2018) y se
utilizan en la actualidad solo a pequeña escala.
Finalmente,
la integración para la producción y la gestión industrial de las tecnologías
comprende el manejo integral de los espacios de suelos que permitan la
fabricación de biocombustibles con equilibrio en la producción de alimentos
(Vásconez et al., 2021) en escenarios económicos y ambientales positivos
(Mendoza et al., 2020), junto con acciones de responsabilidad social
empresarial que promuevan el desarrollo sostenible de la organización y sus
cadenas de suministros (Cogollo y Ruiz, 2019). Por lo cual, el objetivo
principal de esta investigación es proporcionar información actualizada sobre
el desarrollo de la innovación biotecnológica de los procesos de producción 1G
y 2G de bioetanol desde un contexto gerencial.
1.
Metodología
El
diseño metodológico incluyó un protocolo validado por Siddaway, Wood y Hedges
(2019), para la presentación de Revisiones Sistemáticas de Literatura (RSL),
con enfoque cualitativo, y nivel exploratorio-descriptivo. Se adoptaron los
procesos de planificación, conducción, organización y presentación de los
resultados para cada categoría establecida. Considerando la planificación
inicial, se planteó la pregunta de investigación: ¿Cuáles son los avances
biotecnológicos aplicados en la producción de bioetanol 1G y 2G? en un contexto
direccionado por la gestión industrial.
La
propuesta estableció tres categorías: i) Innovación: Desarrollo Biotecnológico
1G, ii) Innovación: Desarrollo Biotecnológico 2G, iii) Gestión y factibilidad
industrial para la producción de bioetanol 1G y 2G. Los criterios para la
selección de artículos, comprendió principalmente la selección en bases de Scopus, y WoS. Se
utilizaron estrategias de búsqueda booleana, con secuencia de búsqueda título:
((producción de etanol)) OR ((producción de bioetanol)) OR ((producción de
bioetanol 1G)) OR ((producción de bioetanol 2G)) OR ((bioethanol)).
La
presentación de los resultados se procesó desde la interpretación, la
argumentación, y la triangulación del material revisado, para mostrar los
resultados finales para cada categoría de estudio, siguiendo estos pasos: (1)
Consulta de revistas científicas, (2) Organización y selección del material
investigativo, (3) Interpretación y argumentación, y (4) Presentación de los
resultados.
2.
Innovación: Desarrollo biotecnológico en la producción 1G
El
proceso de la innovación tecnológica y los costos asociados con la producción
de biocombustibles se conjugan como factores determinantes para la elección de
métodos eficientes y económicamente factibles, en esta operación de generar
esta alternativa de combustible. La gestión industrial dentro de este contexto,
los avances y nuevos desarrollos en la biotecnología, apuntan hacia nuevos
procesos de fabricación de biocombustibles, que involucran los métodos de 1G y
2G.
En el
primer nivel se considera la producción de bioetanol 1G como altamente
eficiente en sus rendimientos (Wasiak, 2017), cuando se utiliza materia prima
como la caña de azúcar, maíz y azúcar de remolacha. Se debe destacar que la
mayor parte del bioetanol producido en el mundo pertenece a la primera
generación y se obtiene mediante la fermentación de materias primas comestibles
a base de azúcar, generalmente jugo de caña de azúcar, y la melaza (Michailos y
Webb, 2019). El método de extracción 1G requiere de un simple paso para
producir bioetanol, este involucra a estos materiales y necesitan un proceso de
fermentación simple.
En el
contexto de alcanzar mayores niveles de producción de bioetanol a partir del
proceso de fermentación, los estudios de Zhang, Jin et al. (2019) demostraron a
partir de la experimentación con método de congelación-descongelación y
selección de choque de estrés, una formación de una levadura tolerante a estas
condiciones y que es capaz de producir bioetanol durante la fermentación de
glucosa al 35% (p/v) con un rendimiento mayor al 16% en comparación a la cepa
original.
Los
procesos de producción 1G involucran la ausencia de partículas sólidas en la
materia prima, lo cual permite a la levadura separarse y reciclarse después de
la fermentación y reutilizarse en el siguiente lote de producción. Este proceso
industrial involucra el reciclaje de la levadura, reduce el costo de producción
del bioetanol y el tiempo de procesamiento de la fermentación (Aro, 2016). La
Figura I, muestra de forma esquemática las etapas generales del proceso de
producción 1G, tomando como materia prima la caña de azúcar.
Fuente: Elaboración propia, 2022
adaptado de Aro (2016).
Figura I: Producción de Bioetanol 1G a partir del jugo de
la caña de azúcar
Dentro
del proceso de producción de bioetanol 1G, también se debe tomar en cuenta las
materias primas a base de almidón, presentes en el maíz, el cual va a requerir
de etapas adicionales como la licuefacción y sacarificación para completar la
hidrólisis (Huang et al., 2020). Según Aro (2016), en el maíz se encuentran dos
tipos de procesos de licuefacción comúnmente utilizados. La licuefacción de
molienda en seco, es adecuada solo para industrias de pequeña escala, cuyo
objetivo es la producción de bioetanol como producto final; y la licuefacción
de molienda en húmedo, es popular para las industrias a gran escala, cuyo
objetivo, junto con la producción de bioetanol, es la preparación de
coproductos, como el jarabe de maíz, el jarabe de glucosa y el jarabe de
dextrosa. La representación esquemática de la producción de bioetanol a partir
de biomasa basada en almidones de maíz, se muestra en la Figura II.
Fuente: Elaboración propia, 2022
adaptado de Aro (2016).
Figura II: Producción de Bioetanol 1G a partir del almidón
de maíz
El
proceso tecnológico revela que varias materias primas se someten a procesos
similares de fermentación y recuperación de bioetanol; sin embargo, existen
distintos enfoques para obtener diferentes azúcares fermentables y preparar
diversos coproductos. En general, los cultivos utilizados como materia prima
para producir el bioetanol, sean directamente del jugo de frutas, como la caña
de azúcar o cualquier subproducto derivado de los procesos de manufactura,
tendrán consecuencias alimentarias frente a combustibles de origen fósil,
debido a que se reemplaza las materias primas que se destinan al consumo humano
para producir energía.
3.
Innovación: Desarrollo biotecnológico en la producción 2G
Otra
situación importante comprende el uso de material de descarte o residuos
agrícolas y depende de la disponibilidad de materias primas y de una
infraestructura adecuada para la producción de bioetanol (Duarte et al., 2021).
Es dentro de este proceso alternativo que el desarrollo de la producción de
bioetanol de 2G, ha alcanzado avances importantes. El proceso de conversión
bioquímico, comprende una ruta aún no estandarizada y debe adaptarse a la
naturaleza de la materia prima para la producción de bioetanol 2G, generalmente
se describe una secuencia formada por el pretratamiento, la fermentación, el
proceso de hidrólisis y la separación (Sharma, Larroche y Dussap, 2020).
La
reutilización de residuos agroindustriales conocidos como bagazos, trash, residuos o productos de descarte, se
relaciona estrechamente con la eficiencia de las biorrefinerías (Bhatia, Johri y Ahmad, 2012). Aunque la
evidencia revela que la limitación para la producción asociada al bioetanol
lignocelulósico es su alto costo de inversión. Actualmente, las lignocelulosas
se investigan ampliamente como sustratos renovables para producir
biocombustibles, por ejemplo, etanol, metano, hidrógeno y butanol, así como
productos químicos como ácido cítrico, ácido láctico y goma xantana (Karimi y
Taherzadeh, 2016). Sin embargo, la lignocelulosa como carbohidrato necesita un
pretratamiento eficiente que permita el acceso a los azúcares fermentables, que
posteriormente podrán fermentarse en bioetanol.
El
proceso más detallado de obtención de bioetanol a partir de material
lignocelulósico, comprende procesos químicos para la obtención de azucares
aprovechables para la fermentación y producción del alcohol junto con esquemas
formados por métodos de hidrolisis acidas o alcalinas (Kumar et al., 2009).
Estas vías químicas se proponen adecuar a las moléculas de
lignina-hemicelulosa-celulosa en materiales apropiados para la hidrólisis. Los
pretratamientos se encargan de la eliminación de la envoltura de lignina y
hemicelulosa unida alrededor de la celulosa (Nosratpour, Karimi y Sadeghi,
2018).
Otros
métodos como la Digestión Anaeróbica (DA), representa otra vía eficiente para
la gestión de residuos destinados a la producción de energía desde la
biodegradación de las lignocelulosas a partir de microorganismos
(Mirmohamadsadeghi et al., 2021)
El
estudio de Pinto et al. (2021), ha demostrado otras barreras presentes en las
biorrefinerías, conformadas por la lignina soluble e insoluble, la cual puede
perjudicar el proceso de hidrólisis enzimática por inhibición, desactivación y
adsorción improductiva de las enzimas. Las estrategias para aumentar el
rendimiento se han focalizado en la combinación del lavado y la adición de
proteína de soja, la cual proporcionó los mayores rendimientos de glucosa, con
un incremento de hasta el 50%. El lavado de la biomasa pretratada o el uso de
aditivos que bloquean la lignina durante la sacarificación podrían mitigar
estos efectos negativos en las biorrefinerías permitiendo obtener mejores
rendimientos.
Por
tanto, la elección del tratamiento que permita utilizar productos derivados en
la conversión industrial de biomasa lignocelulósica, se podrían centrar en el
uso de otros elementos que permitan nuevos procesos alternativos de producción,
destacándose el empleo de hongos Zygomycetes
y Ascomycetes filamentosos (Lennartsson,
Erlandsson y Taherzadeh, 2014), y otras materias primas como la palma (Pangsang
et al., 2019; Rolz, De León y Mendizábal, 2019), los cuales representan
alternativas en desarrollo a menor costo.
Sin
embargo, otras investigaciones relevantes presentadas por Alherbawi et al.
(2021), sobre el empleo de una segunda generación de biomasa no comestible como
la Jatropha curcas, se ha convertido en una
importante materia prima para biocombustibles por su aceite que pueden
transformarse en combustibles líquidos, con alto valor calorífico. Aunque, la
producción de bioetanol 2G a partir de otros desechos agrícolas, como la paja
de caña de azúcar y el bagazo, se caracteriza por la tendencia a maximizar el
retorno de la inversión, desde un proceso industrial que requiere, un
pretratamiento costoso y difícil para fraccionar y gestionar la biomasa
(Branco, Serafim y Xavier, 2019), si se compara con la producción tradicional
de biocombustibles 1G, los cuales conllevan la producción de bioetanol a partir
de tratamientos con fermentación desde los jugos del material o biomasa.
Esto
significa, que los avances independientes en la producción de etanol 2G se
dirigen hacia la aplicación de otros métodos químicos como, hidrólisis química
o fermentativa, aplicados al bagazo o trash y
la paja de la caña de azúcar, para alcanzar la fermentación alcohólica, así
como los métodos para separar la lignina para convertirla en energía eléctrica
(Zumalacárregui-De Cárdenas et al., 2015).
Estas
consideraciones sobre los avances en biotecnológica, repercuten directamente en
el costo de la producción de bioetanol lignocelulósico 2G, al compararse con la
producción de etanol 1G. Otras limitaciones en la operación de producción de
bioetanol 2G, incluyen factores físicos y químicos, como la composición
variable de la biomasa y los inhibidores formados durante el tratamiento de
pre-sacarificación, que impactan en el producto final. Además, hay estrés
osmótico y oxidativo, y la acumulación de bioetanol es desfavorable para los
procesos impulsados por enzimas.
Sin
embargo, ante estos retos y las dificultades técnicas y económicas, la
producción de biocombustibles desde materias primas lignocelulósica renovables
siguen siendo una alternativa de bajo costo, y no compiten con la cadena de
alimentos y piensos, lo que estimula la sostenibilidad (Bušić et al., 2018),
aunque los procesos de manufactura aún están en vías de aumentar su eficiencia
para disminuir sus costos operacionales.
4.
Gestión y factibilidad industrial para la producción de bioetanol 1G y 2G
La
gestión industrial de la producción de biocombustible tanto 1G como 2G, se
desarrolla con acciones planificadas que involucran el procesamiento de
información científica relacionada con datos cuantitativos, lo que permitirá el
desarrollo de estrategias de producción sustentable.
El
impulso del proceso gerencial abarca la adopción de una estructura industrial
compuesta por biorrefinerías, inversión de capital y desempeño económico, que
son elementos críticos del control industrial. Estas consideraciones están
involucradas en los procesos agroindustriales destinados a producir etanol
1G-2G a través de operaciones ambientalmente sustentables.
Además,
un entorno gerencial factible para producir etanol debe tener la capacidad
deseada, basada en evaluaciones económicas (Joelsson et al., 2016) y
financieras que consideren las inversiones de capital y los rendimientos
económicos (Rajendran, Rajoli y Taherzadeh, 2016). Según los resultados
obtenidos de Ramos-Soto et al. (2020), la gestión integral articulada con
sistemas de calidad como la ISO 9001 y la norma de ambiente ISO 14000 en las
organizaciones industriales, permiten alcanzar ventajas competitivas dentro del
contexto económico y social, evidenciándose en sus resultados.
Esto
elementos relacionados con la economía se integran principalmente en los
riesgos de inversión y los altos costos de producción, todos ellos aplicados en
el diseño de infraestructura industrial y adoptando tecnologías innovadoras.
Estos últimos consideran procesos químicos a escala industrial, que podrían
estar involucrados en la operación, como sacarificación, fermentación y
destilación. Todos ellos transmiten diferencias tecnológicas y de eficiencia en
la obtención de etanol 1G y 2G.
En el
contexto global, la gestión industrial-empresarial debe conectarse con los indicadores
de la producción global. Según los datos aportados por la Organización para la
Cooperación y el Desarrollo Económicos y la Organización de las Naciones Unidas
para la Alimentación y la Agricultura (OCDE/FAO, 2017), el desarrollo de la
producción mundial del bioetanol 1G y 2G en el quinquenio 2022 al 2026, estarán
distribuidos alrededor de un 55% de la producción basada en maíz, y 35% en
cultivos de azúcar; y los biocombustibles basados en bagazos (residuos) a
partir de procesos de producción 2G, se mantendrán con baja participación
debido a la falta de inversión en investigación y desarrollo (I+D), (ver Tabla
1).
Tabla
1
Distribución
volumétrica de bioetanol por rubro o materia prima
|
Producción
Bioethanol |
2020 |
2021 |
2022 |
2023 |
2024 |
2025 |
2026 |
|
Distribución en volumen a partir de Maíz. |
74,7 |
74,5 |
74,5 |
74,3 |
74,2 |
74,0 |
73,7 |
|
Distribución en volumen a partir de Caña de azúcar. |
31,9 |
32,5 |
33,3 |
33,7 |
34,3 |
34,9 |
35,5 |
|
Promedio
Producción Mundial** |
130,7 |
131,5 |
132,8 |
133,7 |
134,7 |
135,8 |
136,7 |
Nota: ** Promedio Producción
mundial en Mml (billones de litros).
Fuente: Elaboración propia, 2022
basado en datos de OCDE/FAO (2017).
Otros
datos aportados por la OCDE/FAO (2017), estiman que la producción mundial de
bioetanol estará sobre los 130,7 Mml (miles de millones de litros) en el
año 2020 a 136,7 Mml en el 2026, mientras que el consumo total podría situarse
en 136,9 Mml (ver Tabla 2).
Tabla
2
Indicadores
y proyección mundial de bioetanol
|
Producción
Bioetanol |
2020 |
2021 |
2022 |
2023 |
2024 |
2025 |
2026 |
|
Promedio
Producción Mundial** |
130.7 |
131.5 |
132.8 |
133.7 |
134.7 |
135.8 |
136.7 |
|
Total
consumo |
130.8 |
131.8 |
133.0 |
134.0 |
134.9 |
136.0 |
136.9 |
Nota: ** Promedio Producción mundial en Mml (billones de litros).
Fuente: Elaboración propia, 2022 basado en datos de OCDE/FAO (2017).
Estos
resultados proyectados en las Tablas 1 y 2, permiten establecer una realidad
basada en el comportamiento de la producción y la demanda mundial de bioetanol,
lo que permite establecer una compleja gestión empresarial-industrial para el
manejo de los recursos tecnológicos, económicos, y ambientales. Es aquí donde
la gestión agroindustrial evalúa los factores involucrados en la compleja
producción de bioetanol a escala industrial con el propósito de generar energía
(Alonso et al., 2017), y producir productos subagrícolas, así como complementos
para la alimentación animal primaria (Martillo et al., 2020).
En el
estudio de Alvira et al. (2010), se determinó que, aunque el bioetanol 2G
proporciona ventajas energéticas, económicas y ambientales en comparación con
el bioetanol de almidón o azúcar, existen barreras físicas y químicas para la
aplicación de estos procesos. Por lo tanto, ante estas situaciones es allí
donde la dirección gerencial debe actuar y establecer planes para la selección de
métodos de producción adecuados.
El
estudio de Kumar et al. (2020), para el tratamiento de biomasas lignocelulósica
con fines de producción de biocombustibles y otros derivados farmacéuticos, ha
evidenciado la necesidad de implementar el desarrollo de técnicas ecológicas y
rentables que pueden aplicarse mediante el enfoque de la economía circular.
Actualmente, se debe reconocer la presencia de cambios y desarrollos
innovadores que buscan aumentar el uso de cultivos no alimentarios o biomasa
residual como materia prima; en este sentido, el estudio de Duque et al.
(2021), determinó la existencia de nuevas fuentes de biomasa como la fracción
orgánica de los residuos sólidos municipales y ciertos residuos industriales
como los del papel, alimentos, y bebidas.
Estos
avances en materia de procesamiento no tradicional, representan el reto de la
gestión industrial que debe integrar la adopción de nuevas tecnologías para el
procesamiento en las organizaciones que deseen implementar la producción de
biocombustibles.
Ante
esta realidad, la gestión industrial ha demostrado una adaptación a los nuevos
retos tecnológicos y se ha enfocado en evaluar los factores clave que inciden
en las estrategias que conducen a la toma de decisiones, lo que permite
seleccionar las mejores alternativas para producir energía a partir de
biocombustibles, manteniendo el desarrollo sustentable en la protección
ambiental (Sánchez y Zambrano, 2019; Melendez et al., 2021). Sin embargo, los
procesos de fabricación de biocombustibles industriales deben estar respaldados
por un sistema de gestión empresarial, que implique el conocimiento de todo el
escenario, incluida la selección y operación de métodos eficientes en la
fabricación de bioetanol.
Desde
la perspectiva gerencial integral, el proceso de gestión para el desarrollo de
biocombustibles y energía sustentable, se plantea el uso de materias primas
celulósicas, aunque los costos de producción son elevados en comparación con el
proceso de fabricación del etanol 1G. No obstante, la decisión de gestionar
biocombustibles 1G o 2G, dependerá de los posibles costos operativos de la
cadena de producción, cosecha y entrega de materias primas a las instalaciones
industriales, desarrollo de maquinaria y participación de los agricultores
interesados (Melendez et al., 2022). Adicionalmente, la gestión deberá
seleccionar métodos eficientes que generen altos rendimientos del
bioetanol/materia prima utilizada, retorno de la inversión y el período de
recuperación de la inversión, como indicadores económicos necesario en las
plantas de producción (Mesa et al., 2020).
Otros
factores representativos en la gestión y toma de decisiones incluyen el diseño
eficiente de plantas o biorrefinerías para la producción de etanol 2G, desde un
concepto integral que incluye la evaluación de elementos técnico-económicos,
factores ambientales, y la posibilidad de utilizar energías alternativas, que
disminuyan el empleo de materias primas que puedan ser utilizadas para el
sector de producción de alimentos. Estos factores se agrupan en el desarrollo
de modelos de negocio hacia formas hibridas de creación de valor empresarial
(Villa, Perdomo-Ortiz y Pedraza, 2021) y modelos circulares, que permitan la
creación de producción limpia con la aplicación de nuevas tecnologías de
producción amigable con el ambiente, aunque actualmente no existen modelos
únicos en esta materia (De Pádua, Pigosso y McAloone, 2018).
En el
ámbito internacional la gestión industrial en la producción de biocombustibles,
se perfila hacia el alcance de los objetivos organizacionales y procesos
administrativos que generen crecimiento financiero, económico, y tecnológico de
forma sustentable con el ambiente (Ormaza y Guerrero-Baena, 2021) a este sector
industrial. Para completar esta condición, la gerencia debe considerar prácticas
que incentiven la participación de los empleados de manera eficiente en los
proyectos industriales (Melendez y El Salous, 2021) y prácticas de
responsabilidad social empresarial que garanticen una eco-sostenibilidad
(Bom-Camargo, 2021) a partir de la eco-producción de bioenergía.
Finalmente,
las consideraciones mundiales establecidas en los principales organismos
internacionales y la focalización de la gerencia industrial, se han concentrado
en evaluar la necesidad mundial de fuentes alternativas de energía que puedan
cubrir la demanda creciente que se proyecta en el mundo. Por lo tanto, las
alternativas de combustible sostenibles como el bioetanol representan esta
opción energética viable, validadas científicamente desde sus componentes
económicos, técnicos y ambientales, para mitigar los problemas globales
causados por el calentamiento global, producido por los gases de efecto
invernadero y agotamiento de los recursos no renovables.
Conclusiones
La
información presentada en esta revisión actualizada, permite comprender la
innovación y los avances de la biotecnología aplicada en la producción de
biocombustibles 1G y 2G, y la gestión industrial-empresarial necesaria para la
toma de decisiones eficiente que conlleven a la producción sustentable.
El escenario
global de la producción de bioetanol 1G se mantiene como una alternativa
eficiente para la producción de bioetanol por su bajo costo en relación a la
producción 2G, la cual requiere una infraestructura industrial o refinería
compleja, impactada por una serie de necesidades técnicas, tecnológicas y
energéticas.
Las
barreras tecnológicas, y la viabilidad económica de los recursos, la toma de
decisiones gerenciales para adoptar los métodos más adecuados de producción
sostenible de biocombustibles, determinan el tipo generacional para la
producción de bioetanol. Es un verdadero desafío mantener proyectos de
inversión sostenibles y viables que involucren la producción de biocombustibles
2G en mayor escala en relación a la producción 1G. Se destaca, el desarrollo de
energía sustentable a partir de la incorporación de estrategias de
responsabilidad social empresarial que refuercen la implementación de modelos
de economía circular.
Finalmente,
los procesos de investigación, desarrollo e innovación, se apuntalan hacia la
validación de nuevos procedimientos para producir biocombustibles, junto al
desarrollo de la gerencia de proyectos que se encarguen de aumentar los niveles
de producción de biocombustibles. El modelo de gestión óptimo deberá evaluar la
elección de materias primas que no sean fuentes de alimentos y que ofrezcan un
valor adicional mediante un mejor equilibrio con el medio ambiente,
considerando la eficiencia energética como un objetivo global del desarrollo
sostenible.
Esta
investigación se limitó a presentar avances en la producción de biocombustibles
solo en dos áreas tecnológicas, de primera y segunda generación, no
considerando otras generaciones en desarrollo. Sin embargo, la información
actualizada presentada permite ampliar futuras investigaciones en el campo de
la producción sostenible de energía, con otras materias primas, citándose la
producción de biocombustibles de tercera generación (desde micro algas);
biocombustibles de cuarta generación, los cuales se centran en modificar
genéticamente microorganismos (cianobacterias); métodos combinados de
extracción 1G-2G; y otras líneas de investigación, que abarquen la adopción de
marcos de referencias relacionados con modelos económicos factibles, de
responsabilidad social empresarial y compatible con los objetivos del
desarrollo sostenible.
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