Una incalculable variedad de madera de bajo valor, como árboles y ramas de pequeño diámetro, se han quedado atrás en los bosques de Maine debido a la disminución de la producción de celulosa y papel, obstaculizada por la sequía, la extinción de incendios y la caída de la demanda.
Si bien existen muy pocas oportunidades de mercado para esta biomasa leñosa de baja calidad, los investigadores de la Universidad de Maine creen que se puede utilizar para crear productos únicos que podrían impulsar la economía del estado y sus comunidades rurales. Se señalan entre ellas combustible para aviones sostenible y un componente proteico sostenible de la alimentación de los peces para peces cultivados en acuicultura.
Investigación de madera sostenible
El Instituto de Investigación de Bioproductos Forestales (FBRI) y el Instituto de Investigación de Acuicultura (ARI) de la Universidad de Arizona han recibido una subvención de 10 millones de dólares del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) para su proyecto de Madera Sostenible para Combustible y Alimento para Peces para el Fortalecimiento de la Bioeconomía de los Estados Unidos, también conocido como SWF3.
Entre los colaboradores se encuentran la Universidad de Massachusetts Lowell (UMass Lowell), el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del USDA y Arbiom, un fabricante de ingredientes proteicos para alimentos humanos y animales con sede en Carolina del Norte y Francia.
El director de FBRI, Clayton Wheeler, manifestó que «el Instituto de Investigación de Bioproductos Forestales está emocionado de liderar este proyecto interdisciplinario. El nuevo financiamiento es clave para desarrollar mercados creativos y sostenibles para la biomasa forestal subutilizada, al tiempo que prioriza los valores inclusivos que son importantes para promover el desarrollo rural equitativo en Maine».
Transformación y utilidad
La madera de baja calidad contiene compuestos orgánicos que se pueden convertir en combustible, llamados ligninas, y azúcares que se pueden fermentar en proteínas para la alimentación de peces. Los combustibles renovables existentes para jets y otras aeronaves son más caros que los derivados del petróleo. La producción de combustible a partir de biomasa leñosa de baja calidad podría reducir el costo y, al mismo tiempo, ayudar a la nación a alejarse de los combustibles fósiles.
La alimentación de los peces, que tradicionalmente contiene harina y aceite de pescado, es uno de los gastos más altos para la producción acuícola. La producción de proteínas de una sola fuente sintetizadas a partir del azúcar en biomasa leñosa para añadirlas a los alimentos de los peces puede ser más rentable y sostenible, ya que el uso de harina de pescado y la dependencia de las pesquerías naturales se reducirán en gran medida.
ARI
«El Instituto de Investigación Acuícola está encantado de ser parte de este proyecto innovador. Al convertir la madera de baja calidad en un ingrediente para la alimentación sostenible de los peces, no solo estamos abordando una necesidad crítica en la acuicultura, sino que también estamos mejorando el valor económico de los bosques de Maine. Este enfoque innovador allanará el camino para prácticas acuícolas más resilientes y sostenibles», dijo la directora de ARI, Debbie Bouchard.
NIFA
El proyecto es parte de un programa del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura (NIFA), que proporciona fondos para promover la sostenibilidad en los sistemas agrícolas. Se basa en la experiencia y las capacidades de UMaine, tanto en biocombustibles forestales como en investigación acuícola de salmón del Atlántico.
Al desarrollar nuevos productos utilizando madera que históricamente se ha considerado un residuo, los investigadores están creando oportunidades para generar flujos de ingresos adicionales, maximizar el valor de las tierras forestales, evitar el cambio en el uso de las tierras forestales e incentivar la gestión forestal activa y sostenible, mejorando así la salud de los bosques a través de prácticas como el aclareo precomercial.
Conversión a proteína
Los azúcares, la lignina y otros componentes de la biomasa de la madera serán separados por FBRI y convertidos en proteínas por Arbiom, utilizando su proceso de fermentación microbiana patentado. Luego, las proteínas serán formuladas en alimento para peces por ARS en colaboración con ARI, que llevará a cabo estudios de crecimiento y digestibilidad del salmón.
La lignina y otros subproductos de la producción de azúcar serán convertidos por FBRI en combustible de aviación sostenible utilizando un proceso llamado licuefacción hidrotermal, que emplea agua a alta temperatura y presión para descomponer los residuos sólidos en líquidos orgánicos.
Inteligencia artificial y educación
Esta investigación de combustible contará con el apoyo de UMass Lowell con modelos predictivos basados en inteligencia artificial, que predecirán su efectividad en diferentes condiciones de operación y composiciones químicas variables de la biomasa leñosa. Otro análisis basado en inteligencia artificial será utilizado por FBRI para guiar el desarrollo sostenible de los procesos combinados.
Además de la investigación sobre la producción de combustible y alimento para peces, FBRI y ARI desarrollarán cursos de pregrado y posgrado basados en los hallazgos de los proyectos SWF3 para una amplia gama de campos, incluida la ingeniería química, la inteligencia artificial, la nutrición de peces, los recursos forestales, la economía, la microbiología y la sostenibilidad. Los investigadores también desarrollarán actividades educativas para el aprendizaje de K-12 en estos campos en colaboración con la Extensión Cooperativa de la Universidad de Maine.
El enfoque estratégico ayudará a llenar las brechas curriculares identificadas por las partes interesadas en la bioeconomía, desde las empresas hasta las agencias gubernamentales, y permitirá la educación y capacitación de una fuerza laboral calificada en bioeconomía. Además, los investigadores crearán videos, hojas informativas, infografías y resúmenes de políticas basados en los hallazgos de la investigación para educar a las partes interesadas en la bioeconomía en apoyo de la misión de UMaine Extension.
