El metano, un poderoso gas de efecto invernadero, puede capturarse y transformarse en alimento sostenible y rico en proteínas para peces de cultivo, un sector alimentario cada vez más importante.
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Un nuevo análisis de la Universidad de Stanford muestra cómo hacer que este enfoque -bacterias alimentadas con metano capturado se convierten en harina de pescado rica en proteínas- sea más rentable que los alimentos para instalaciones de acuicultura actuales.
El estudio, publicado 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 las 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.
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“Las fuentes industriales en los EE.UU. están emitiendo una cantidad realmente asombrosa de metano, que es antieconómico de capturar y usar con las aplicaciones actuales”, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Sahar El Abbadi, quien realizó la investigación como estudiante de posgrado en ingeniería civil y ambiental.
“Nuestro objetivo es cambiar ese paradigma, utilizando la biotecnología para crear un producto de alto valor”, agregó el Abbadi, quien ahora es conferencista en el programa de Educación Cívica, Liberal y Global en Stanford.
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Aunque el dióxido de carbono es más abundante en la atmósfera, el potencial de calentamiento global del metano es aproximadamente 85 veces mayor en 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 un millón de muertes prematuras anualmente 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 metanótrofos. Estas bacterias pueden cultivarse en un biorreactor refrigerado lleno de agua alimentado con metano presurizado, oxígeno y nutrientes como nitrógeno, fósforo y oligoelementos. La biomasa rica en proteínas resultante se puede utilizar como harina de pescado en piensos para la acuicultura, compensando la demanda de harina de pescado elaborada a partir de peces pequeños o piensos de origen vegetal que requieren tierra, agua y fertilizantes.
“Si bien algunas empresas ya están haciendo esto con gas natural por tubería como materia prima, una materia prima preferible sería el metano emitido en grandes rellenos sanitarios, 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 daría lugar a 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 mariscos, una importante fuente mundial de proteínas y micronutrientes, se ha cuadruplicado desde 1960. Como resultado, las poblaciones de peces silvestres están muy agotadas y las granjas de peces proporcionan ahora aproximadamente la mitad de todos los 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 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 se obtiene 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 examinó una diversidad de variables, incluido el costo de la electricidad y la disponibilidad de mano de obra.
En los escenarios que involucran metano capturado de vertederos e instalaciones de petróleo y gas, el análisis encontró que los costos de producción de harina de pescado metanotrófica -1.546 y 1.531 dólares por tonelada, respectivamente- eran más bajos que el precio de mercado promedio de 10 años de 1.600 dólares. Para el escenario en el que se capturó metano de las plantas de tratamiento de aguas residuales, los costos de producción fueron ligeramente más altos ( 1.645 dólares por tonelada) que el precio promedio de mercado de la harina de pescado. El escenario en el que se compró metano de la red comercial generó los costos de producción de harina de pescado más costosos (1.783 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 bajaron más del 20 por ciento, lo que hizo posible producir harina de pescado a partir de metano por 1.214 dólares por tonelada, 386 menos que la producción convencional de harina de pescado.
Los costos de electricidad podrían reducirse aún más, dicen los investigadores, diseñando reactores que transfieran mejor el calor para requerir menos enfriamiento, y cambiando las aplicaciones eléctricas a aquellas alimentadas por 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 involucran metano de 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 abastecer 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 soja y los alimentos para animales si se lograran más reducciones de costos.
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