Hacer viable lo otrora inviable con bio y nanoeconomía.

En el planeta existen zonas aparentemente poco beneficiadas, no poseen minerales, combustibles fósiles, ni su suelo presenta las características adecuadas para ser cultivado. La falta de energía no posibilita la radicación de industrias y la generación de puestos de trabajo. Suelen ser consideradas como zonas inviables por los economistas y abandonadas a su suerte. La  gente joven emigra en busca de un porvenir mejor y los pueblos existentes languidecen. El cuadro descripto se repite en toda la superficie del planeta. Ahora la bioeconomía y la nanoeconomía sustentadas en los desarrollos con crecimiento exponencial de la biotecnología y la nanotecnología parece indicar que lo otrora inviable comienza a hacer viable. En la siguiente figura se trata de resumir una serie de soluciones posibles, sustentables, que abarcan desde el aprovechamiento de los residuos y la generación abundante de energía, hasta la producción de nanomateriales de avanzada.

La producción abundante de energía se basa en la instalación de paneles solares, molinos eólicos, en la generación de biogás a partir de residuos en biodigestores y en centrales termoeléctricas alimentadas por biomasa obtenida a partir de cultivos, microorganismos y microalgas modificadas o no genéticamente, de los cuales también se puede obtener bioetanol,  biopetróleo y biodiesel.

El dióxido de carbono proveniente de las centrales termoeléctricas y de la generación de biogás se lo puede utilizar para obtener grafeno,  y para alimentar cultivos de microalgas capaces de producir desde medicamentos  hasta ácidos grasos omega 3. Luego de la extracción de los principios activos, el resto de la microalga puede utilizarse para, por pirólisis, obtener nanotubos de carbono, nanomaterial de alto valor agregado. Adicionalmente nuevos nanocatalizadores también permiten pasar el dióxido de carbono a metano, aumentando la producción de energía local.
La autosuficiencia energética permite instalar biorreactores para producir desde carne  “in vitro” hasta biopolímeros y abre las puertas para múltiples emprendimientos, la instalación de pymes y comercios relacionados a la  producción y el crecimiento económico general del lugar. La economía de las  nuevas tecnologías tiende a horizontalizar la producción de modo de evitar la concentración de los recursos económicos en unos pocos.
A modo de ejemplo explicaremos como desde los residuos orgánicos podemos pasar a la producción de materiales nanocompuestos para la producción 3D de modo de realizar productos de alto valor agregado tendientes a hacer  la zona sustentable y con tecnología de punta. La producción de biogás genera metano y dióxido de carbono. Ambos gases se pueden utilizar para obtener nano-objetos. Del metano se puede, mediante el proceso CVD (Chemical vapour deposition) obtener grafeno y nanotubos de carbono. En forma paralela, con los residuos orgánicos se puede producir poliláctico (PLA), un polímero biodegradable y reciclable. Generalmente los residuos fermentables son autoclavados a 121ºC durante 20 minutos y luego regulando las condiciones fisicoquímicas se realiza un proceso de sacarificación con la enzima glucosamilasa y posteriormente se agrega Lactobacillus rhamnousus para pasar la glucosa producida a ácido láctico. Finalmente el ácido láctico se utiliza para sintetizar PLA. Dentro de los materiales nanoestructurados, los nanopcompuestos de polímeros con nano-objetos presentan en la actualidad un alto grado de aplicaciones actuales y futuras. En algunos nanocomposites, un 1% de grafeno en la estructura polimérica permite aumentar su resistencia en un 100%. La posibilidad de poder utilizar en las impresoras 3D polímeros de PLA-grafeno y PLA-nanotubos de carbono, obtenidos a partir de residuos, permite producir en forma continua o rotativa una importante cantidad de productos utilizables en la industria textil, alimenticia y automotriz, entre otras.
Un buen ejemplo de la importancia de la bioeconomía + la nanoeconomía en la sociedad multidireccional y de su capacidad para hacer viable lo otrora inviable.

Lectura complementaria

Nanoeconomía y/o Bioeconomía.

Nanoeconomía y/o Bioeconomía.

La bioeconomía y la nanoeconomía surgen como respuesta a las problemáticas planteadas por Economía Física formulada por Nicholas Georgescu-Roegen (Universidad Vanderbilt), a través de dos publicaciones: Analytical Economics (1966) y The Entropy Law and Economic Process (1971) en las cuales centra las problemáticas económicas y ambientales actuales en el divorcio entre las teorías económicas y las leyes de la naturaleza.

Ante el avance exponencial y complejo de éstas problemáticas, próximo a su muerte, Nicolás Georgescu-Roegen ha señalado como única solución posible para poder dar respuestas a las crecientes demandas de las nueve necesidades humanas primarias (salud, energía, alimentación, cuidado del ambiente, vestimenta, vivienda, comunicación, transporte y defensa), la aparición de ciencias-tecnologías integradas capaces de generar en tiempo y forma los recursos necesarios para todos de modo de restituir la pautas perdidas y avanzar hacia un nuevo equilibrio.

Las respuestas han surgido de dos ciencias-tecnologías integradas capaces de transformar la naturaleza: la biotecnología y la nanotecnología. La biotecnología que utiliza seres vivos o partes de seres vivos, con su 65 millones de genes conocidos e ingeniería genética y la nanotecnología con su capacidad de innovar construyendo con átomos y moléculas brindan las bases para las nuevas economías: la bioeconomía y la nanoeconomía, ambas incluidas hoy bajo la denominación de economías de las nuevas tecnologías, tendiente a dejar en segundo plano a la economía de la globalización centrada en la primer convergencia tecnológica (tecnologías de la información y la comunicación-TICs) e incapaz de dar respuesta a las necesidades económicas y ambientales de los 8000 millones de habitantes del planeta.

La bioeconomía puede dar respuestas a cuatro de necesidades humanas primarias: salud, alimentación, energía y cuidado del ambiente. En cambio la nanoeconomía, basada en una tecnología con capacidad de innovar construyendo con átomos y moléculas (de lo que está formado el planeta y los seres humanos), es la única con posibilidad real de dar respuestas a todas (las nueve) necesidades humanas primarias.

Tomemos un ejemplo vinculado con la producción de energía. La generación de biomasa consume dióxido de carbono. Luego cuando la biomasa se utiliza como combustible genera dióxido de carbono él cuál vuelve a ser reutilizado por las plantas para generar biomasa nuevamente, en un aparentemente ciclo virtuoso neutro de uno de los principales gases responsables del efecto invernadero. No obstante la energía utilizada en ese ciclo sólo se recupera parcialmente dejando un saldo negativo en el gasto de energías usualmente no renovables y contaminantes. Por otra parte el sector agropecuario en general consume la mayor cantidad de agua dulce del planeta (69%) a la que se contamina con pesticidas y fertilizantes debido a la extremadamente baja y lenta absorción de ambos productos por las raíces de las plantas. El 95% de los fertilizantes y el 99,9% de los pesticidas se degradan antes de lograr los efectos buscados (Lowry y col. ACS Nano 2019, 13, 5, 5291–5305). En el caso de los fertilizantes nitrogenados disueltos en el agua terminan mayoritariamente como gases de óxidos de nitrógeno en la atmósfera, contribuyendo también al incremento del efecto invernadero.

La nanotecnología por su parte con la aparición de nanopesticidas y nanofertilizantes de aplicación foliar permiten revertir la lenta absorción por las raíces de las plantas, aprovechando más de un 90% de los agroquímicos, disminuyendo los gastos de producción y la contaminación del agua dulce. También contribuye a la generación de energía mejorando la eficiencia de los paneles solares mediante la utilización de alguno de sus nanomateriales como los puntos cuánticos. Éstos permiten, regulando su diámetro, captar la radiación infrarroja (IR) que durante la noche sale de la superficie de la tierra y al reflejarse en las nubes produce el calentamiento del planeta. Es decir permite hacer paneles similares a los solares pero que generan energía fotovoltaica de noche con la radiación IR. Otros nanomateriales están permitiendo avanzar sobre la generación de energía en paneles que funcionan con la humedad ambiente y nanocatalizadores capaces convertir el dióxido de carbono ambiental en metano (gas de las hornallas) entre otros y obtener combustible hidrógeno a partir del agua. Nuevos nanomateriales también para mejorar la eficiencia y durabilidad de los molinos eólicos.

En definitiva la bio y nanoeconomía, con sus bases tecnológicas la biotecnología que utiliza seres vivos o partes de seres vivos, con su 65 millones de genes conocidos e ingeniería genética y la nanotecnología con su capacidad de innovar construyendo con átomos y moléculas para dar respuestas a las problemáticas socioeconómicas surgen como respuestas únicas a la complejidad de las necesidades de la tierra con 8000 millones de habitantes.

Para un planeta sin rumbo, a la deriva en lo económico y en lo ambiental, aparece una economía basada en nuevas tecnologías, capaces de transformar las naturaleza para hacer posible la vida en la tierra.