El científico frente a la sociedad  
Artículo de opinión  
Biocombustibles: estrategias limpias  
para combatir la crisis energética  
Biofuels: clean strategies to fight the energy crisis  
1
1
NIDIA PAOLA CASTILLO-VÁZQUEZ , TANIA SIQUEIROS-CENDÓN  
1,2  
Y QUINTÍN RASCÓN-CRUZ  
Abstract  
Resumen  
Mexico is facing a possible energy crisis due to the reduction in  
proven reserves of oil and consequently, it has resulted in the  
increase in fuel prices. To solve this problem it requires developing  
alternative technologies that allow us to replace fuels from  
petroleum. Besides that, the use of this fuel has generated  
greenhouse gases emissions, contributing to the climate change.  
These facts make clear the need for alternative energy sources.  
Biofuels are a type of fuel whose energy is derived from living  
organisms called “biomass” and produced by human beings. These  
second-generation biofuels require the use of lignocellulose that  
is the most abundant polymer on the surface of the planet, to get  
this, it is required the development of a biotechnology process  
that allows the effective depolymerization of plant biomass.  
México se encuentra ante una eventual crisis energética debido a la  
reducción en sus reservas probadas del petróleo, lo que ha tenido  
como consecuencia un incremento en los precios de los combustibles.  
Además, la utilización de este hidrocarburo ha generado emisión de  
gases con efecto invernadero, contribuyendo al cambio climático.  
Para solucionar este problema se requiere desarrollar tecnologías  
alternativas que nos permitan sustituir los combustibles derivados del  
petróleo. Estos hechos hacen evidente la necesidad de utilizar fuentes  
alternas de energía. Los biocombustibles son recursos energéticos  
producidos por el ser humano a partir de materias generadas por  
seres vivos, a las cuales se les denomina “biomasa”. Esta segunda  
generación de biocombustibles plantea el uso de lignocelulosa, que es  
el polímero más abundante sobre la superficie del planeta; para  
lograrlo se requiere del desarrollo biotecnológico que permita la  
despolimerización efectiva de la biomasa vegetal.  
Keywords: asdf.  
Palabras clave: asdf.  
Introducción  
l uso de biocombustibles ofrece muchos beneficios, incluyendo la reducción en la emisión de gases  
de efecto invernadero, el desarrollo económico de zonas agropecuarias-rural, además de un  
incremento en la sustentabilidad energética (Zhu et al., 2009). Desde el punto de vista ambiental,  
los biocombustibles superan a los derivados de petróleo, de los cuales su extracción, procesamiento  
E
y combustión contribuyen a la contaminación del suelo, aire y agua (Carere et al., 2008), contrario al uso de  
bioetanol, el cual representa un ciclo cerrado de dióxido de carbono, debido a que, después de su combustión,  
el dióxido de carbono liberado es reciclado por las plantas durante el proceso de la fotosíntesis, ya que las  
plantas integran en su estructura el CO en la forma de celulosa (Chandel et al., 2007; Maas et al., 2008).  
2
_
________________________________  
1
Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Chihuahua, Campus II, Apdo. Postal 1542-C. Chihuahua, Chih., México  
3
1125 Tel. (614) 236-6000  
2
Dirección electrónica del autor de correspondencia: qrascon@uach.mx  
61  
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combatir la crisis energética  
La utilización de biocombustibles implica una  
reducción en la emisión de gases de efecto invernadero  
provee nuevos ingresos y oportunidades de empleo  
en zonas agropecuarias (Naik et al., 2010), con lo  
cual se puede evitar la migración del campo a las  
ciudades, evitando la sobrepoblación, provocando un  
efecto positivo en la calidad de vida tanto de la  
comunidad rural como de la urbana.  
(
GEI), como muestran los valores calculados por  
Havlik et al. (2010), de acuerdo a los parámetros de  
CONCAWE/JRC/EUCAR y Renewable Fuels  
Agency, presentados en la Cuadro 1.  
Estos datos revelan que el reemplazo de  
combustibles fósiles por biocombustibles representa  
una reducción del impacto negativo que provoca el  
uso de combustibles en el ambiente; reducción  
originada por la disminución en la cantidad de dióxido  
de carbono emitida al ambiente, lo cual es el principal  
factor antropogénico que contribuye al calentamiento  
global (Maas et al., 2008).  
Clasificación de los biocombustibles.  
Dependiendo de la materia prima utilizada para  
la obtención de biocombustibles, éstos se clasifican  
en: primera generación, aquellos obtenidos de cultivos  
alimenticios como maíz, sorgo, trigo, cebada; segunda  
generación, a los producidos a partir de residuos de  
procesos agroindustriales o forestales (Antizar-  
Ladislao y Turrió-Gómez, 2008); y los de la tercera  
generación, que abarcan el biocombustible extraído  
a partir de microalgas y otras fuentes microbianas  
Cuadro 1. Ahorro en la emisión de gases de efecto invernadero  
(
GEI) a partir de la sustitución de combustibles fósiles por  
biocombustibles. Se expresa en gramos de CO equivalente por  
2
(Chisti, 2007; Patil et al., 2008;).  
MegaJoules de combustible utilizado.  
Además de estos tipos de biocombustibles, existe  
la clase denominada biocombustibles de cuarta  
generación, la cual solamente existe en fase teórica,  
ya que solamente se conoce la posible ruta de síntesis,  
y se fundamenta en la utilización de bacterias  
genéticamente modificadas, capaces de transformar  
Ahorro en GEI  
Biocombustible  
Etanol  
Materia prima  
(
gCO eq/MJ)  
2
Maíz  
35.58  
Etanol  
Caña de azúcar  
Canola  
59.99  
41.18  
38.79  
anhídrido carbónico (CO ) en biocombustibles  
2
Biodiesel  
Biodiesel  
(
Álvarez-Maciel, 2009). Actualmente, sólo se  
encuentra disponible a nivel comercial la tecnología  
de biocombustibles de primera generación, siendo los  
mayores productores de bioetanol: Brasil, que emplea  
caña de azúcar principalmente, y Estados Unidos,  
que utiliza maíz (Foust et al., 2009; Martínez et al.,  
Soya  
Etanol  
Biomasa lignocelulósica  
Biomasa lignocelulósica  
63.10  
77.60  
Metanol  
2
009;), lo cual provoca preocupación por el precio y  
Adaptado de Havlik et al., 2010.  
el suministro de alimentos; por lo tanto, existe un  
interés mundial en el desarrollo de tecnologías para  
la producción de biocombustibles de segunda  
generación (Foust et al., 2009). En México se  
deberán proponer programas de largo plazo para la  
utilización de caña de azúcar para la producción de  
bioetanol y su escalamiento progresivo para la  
sustitución de la gasolina por mezclas que contengan  
bioetanol (Viniegra, 2007).  
Económicamente hablando, la importación de  
petróleo o sus derivados ha llevado a la alza de precios  
lo que genera un circulo vicioso (Yang y Wyman,  
2007), además de provocar conflictos bélicos debido  
a la demanda de petróleo extranjero (Sheehan y  
Himmel, 1999), razón de alarma mundial. Dichos  
problemas pueden evitarse mediante la producción y  
utilización de biocombustibles, los cuales suponen la  
superación de dicha dependencia al petróleo, viéndose  
reflejada en la satisfacción de la demanda interna de  
combustibles en el país, prescindiendo de la  
importación de petróleo de otros países.  
Adicionalmente, la producción de biocombustibles  
Se espera que la tecnología de producción de  
etanol a partir de biomasa lignocelulósica esté  
completamente desarrollada en un lapso de cinco a  
diez años, reemplazando parcialmente al bioetanol  
de primera generación (Gnansounou y Dauriat, 2010).  
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combatir la crisis energética  
De acuerdo a la composición final del biocombustible,  
de energía, además debe estar disponible en una  
se distinguen los siguientes:1) Bioetanol: producido  
escala muy grande para tener un impacto significativo  
de la fermentación de azúcares, el cual constituye  
un sustituto de la gasolina y también puede servir  
como materia prima para el etil terbutil éter (ETBE)  
sobre los retos de energía y sostenibilidad (Lynd et  
al., 2008). Los residuos lignocelulósicos están  
compuestos por celulosa, hemicelulosa y lignina  
(
Naik et al., 2010). Es utilizado como un aditivo  
(Guarnizo-Franco et al., 2009). La celulosa es un  
oxigenado para reducir las emisiones de monóxido  
de carbono, óxidos de nitrógeno e hidrocarburos, tiene  
un índice de octano más alto que los combustibles  
derivados del petróleo y permite a los motores  
funcionar a mayores relaciones de compresión y por  
lo tanto dar un rendimiento neto superior. Además,  
presenta mayor presión de vapor y calor de  
vaporización que la gasolina, por consiguiente se  
presenta un aumento en la potencia de salida (Carere  
et al., 2008). Puede emplearse de forma pura, o en  
disoluciones con gasolina, denominado con la letra  
E, combinada con un subíndice que indica el  
porcentaje de alcohol en la mezcla.Así, E100 designa  
alcohol puro (etanol azeotrópico consistente en 96%  
etanol puro con 4% de agua, la concentración más  
alta obtenible por destilación), mientras que E20  
representa una mezcla de 20% etanol, 80% gasolina  
y así sucesivamente (Freudenberger, 2009). 2)  
Biodiesel: sustituto del diesel, producido mediante la  
transesterificación de aceites vegetales. 3) Biogás o  
biometano: puede ser producido por digestión  
anaeróbica de materia orgánica (abono) líquida, y  
puede ser utilizado en vehículos de gasolina con  
ligeras adaptaciones (Naik et al., 2010).  
homopolímero de unidades repetidas de glucosa  
unidos por enlaces β-glucosídicos. La longitud de una  
molécula de celulosa se determina por el número de  
unidades de glucano presentes en el polímero, referido  
como grado de polimerización. El grado de  
polimerización de la celulosa, depende del tipo de  
planta, típicamente se estima que se encuentra entre  
2
000 y 27000 unidades de glucano (Taherzadeh et  
al., 2007). La hemicelulosa es un heteropolímero  
compuesto por azúcares en cadenas cortas, lineares  
y altamente ramificadas. A diferencia de la celulosa  
compuesta solo por glucosa, la hemicelulosa está  
compuesta con D- xilosa, D-glucosa, D- galactosa,  
D-manosa y L- arabinosa. (Chandel et al., 2007),  
además contiene cantidades menores de compuestos  
como grupos acetilo (Hamelinck et al., 2005). La  
lignina es un polímero de subunidades aromáticas  
generalmente derivadas de fenilalanina. Sirve como  
una matriz alrededor de los polisacáridos que  
componen la pared celular de algunas plantas,  
proporcionando rigidez y fuerza de compresión, así  
como permeabilidad (Whettena y Sederof, 1995). La  
producción de etanol a partir de biomasa  
lignocelulósica incluye tres procesos principales:  
pretratamiento, hidrólisis y fermentación (Zheng et  
al., 2010). El pretratamiento consiste en el  
rompimiento del escudo de lignina que limita la  
accesibilidad de las enzimas a la celulosa y  
hemicelulosa (Yang et al., 2008), y altera el tamaño  
y estructura para facilitar la hidrólisis rápida y  
eficiente; puede llevarse a cabo mediante métodos  
físicos, químicos o biológicos (Zheng et al., 2010).  
Es un punto crítico, ya que pueden formarse  
inhibidores como el 5-hidroximetil-furfural (HMF) y  
furfural (productos de degradación de hexosas y  
pentosas, respectivamente), además de ácidos  
orgánicos débiles y compuestos fenólicos por la  
degradación de la lignina (Erdei, 2010). Desde el  
punto de vista económico esta etapa es crítica, puesto  
que representa aproximadamente el 20% del costo  
total de producción de bioetanol (Kootstra et al.,  
Biocombustibles producidos a partir de  
biomasa vegetal.  
La producción de bioetanol de segunda  
generación a partir de materiales lignocelulósicos y  
residuos de procesos agrícolas, forestales o  
industriales resulta prometedor para la producción  
de bioetanol como combustible, ya que muestra  
mayores ventajas en comparación con el bioetanol  
de primera generación en el ámbito ambiental y  
energético, y por ser residuos innecesarios en los  
procesos, tienen muy bajo costo, y además su  
utilización como materia prima no conduce a la  
competición por las fuentes de alimento (Olofsson et  
al., 2008; Fujii et al., 2009). Una importante  
característica de la biomasa celulósica es que es  
mucho más barata que la mayoría de las otras fuentes  
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NIDIA PAOLA CASTILLO-VÁZQUEZ, TANIA SIQUEIROS-CENDÓN Y QUINTÍN RASCÓN-CRUZ: Biocombustibles: estrategias limpias para  
combatir la crisis energética  
Conclusiones  
2
009). La hidrólisis se refiere a los procesos que  
convierten los polisacáridos en azúcares  
monoméricos; la degradación eficiente de la biomasa  
lignocelulósica requiere la acción sinérgica de las  
enzimas celulolíticas endoglucanasa (EG),  
celobiohidrolasa (CBH) y b-glucosidasa (BGL), y  
algunas enzimas hemicelulósicas (Yamada et al.,  
A pesar de que sustituir los combustibles fósiles  
por la alternativa sustentable sea un objetivo muy  
ambicioso, es imperativo que se lleve a cabo antes  
de ser alcanzados por la crisis energética y ecológica,  
y no sea posible abastecer las demandas y restaurar  
el daño ambiental ocasionado por el uso intensivo de  
dichos combustibles. La producción a gran escala  
de biocombustibles puede tener repercusiones  
positivas en el desarrollo económico y social del país;  
asimismo, el uso de estos recursos evita favorecer el  
cambio climático a diferencia de su análogo derivado  
del petróleo. Actualmente, la comercialización del  
bioetanol ya se realiza en varios países, sin embargo,  
el mercado está dominado por la producción de  
primera generación. La producción de bioetanol a  
partir de biomasa lignocelulósica tiene potencial para  
competir en el campo energético, sin embargo se  
encuentra aún en progreso, y aunque se han logrado  
avances en investigación en esta área, falta camino  
por recorrer; por tal razón es primordial hacer uso  
de la biotecnología para establecer procesos rentables  
y ecológicamente sustentables, que lleven a la  
producción de biocombustible de segunda generación,  
y así evitar la competición con fuentes de alimento y  
la sobreexplotación de tierras de cultivo. En nuestro  
país no se han logrado avances significativos con  
relación al tema de biocombustibles; desde febrero  
de 2008 se cuenta con la “Ley de Promoción y  
Desarrollo de Bioenergéticos” (Reglamento de la Ley  
de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos,  
2
011); los azúcares obtenidos son fermentados por  
microorganismos etanolgénicos (Zheng et al., 2010).  
La levadura Saccharomyces cerevisiae y la bacteria  
Zymomonas mobilis son los microorganismos  
convencionales para la fermentación de azúcares  
derivados de celulosa y hemicelulosa respectivamente  
(Saha et al., 2005); de igual forma, se utilizan cepas  
recombinantes capaces de fermentar tanto pentosas  
como hexosas. Pueden aplicarse distintas  
configuraciones en el proceso de producción de  
etanol, incluyendo la hidrólisis y fermentación  
separadas (SHF), sacarificación y fermentación  
simultáneas (SSF), sacarificación y co-fermentación  
simultáneas (SSCF), y bioprocesamiento consolidado  
(
CBP). Después de la fermentación, el etanol puede  
ser recuperado por destilación o destilación  
combinada con la adsorción o filtración (Zheng et  
al., 2010).  
Perspectivas futuras.  
En la Unión Europea se ha ordenado que los  
biocombustibles cubran el 10% del consumo de  
combustible para el transporte para el año 2020.  
Además, Estados Unidos ha establecido como  
objetivo a corto plazo, que para el 2017 exista una  
reducción del 20% de la gasolina utilizada en el 2007,  
objetivo que debe cumplirse principalmente con el  
aumento de la producción de biocombustibles; de  
igual forma, se estableció el objetivo a largo plazo  
2
009), con la cual se espera promover y desarrollar  
la producción de estos recursos, para lograr estar a  
la vanguardia en materia de bioenergética y desarrollo  
sustentable.  
Literatura citada  
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«
30 x 30», que consiste en reemplazar el 30% de la  
demanda de gasolina del 2006 con biocombustibles  
para el año 2030 (Foust et al., 2010). En México, se  
padece un rezago en materia de bioenergética, debido  
a que la producción de biocombustibles es  
prácticamente inexistente, es necesario trabajar a  
marchas forzadas para alcanzar el desarrollo en este  
rubro de países como Brasil o Estados Unidos, para  
satisfacer las demandas energéticas y evitar recurrir  
a la importación de recursos extranjeros.  
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Este artículo es citado así:  
Castillo-Vázquez, N. P., T. Siqueiros-Cendón y Q. Rascón-Cruz. 2011: Biocombustibles: estrategias  
limpias para combatir la crisis energética. TECNOCIENCIA Chihuahua 5(1): 61-66.  
65  
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Vol. V, No. 2 • Mayo-Agosto 2011 •  
NIDIA PAOLA CASTILLO-VÁZQUEZ, TANIA SIQUEIROS-CENDÓN Y QUINTÍN RASCÓN-CRUZ: Biocombustibles: estrategias limpias para  
combatir la crisis energética  
Resúmenes curriculares de autor y coautores  
PAOLA CASTILLO VÁZQUEZ. Terminó su licenciatura en el 2008, año en que le fue otorgado el título de Ingeniero Bioquímico especialidad  
en alimentos por el Instituto Tecnológico de Durango. Actualmente es pasante de Maestría en Ciencias en Biotecnología de la  
Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Chihuahua. Ha participado en congresos como el VII Encuentro  
Latinoamericano y del Caribe sobre biotecnología agropecuaria 2010, Congreso Nacional de Biotecnología y Bioingeniería 2011, y  
en el Simposio Internacional sobre tecnologías convencionales y alternativas en el procesamiento del maíz 2011.  
TANIA SIQUEIROS CENDÓN. Terminó su licenciatura en 2002, recibiendo el título de Química Bacterióloga Parasitóloga con Mención  
Honorífica por la Facultad de Ciencias Químicas de la UACh. Obtuvo el grado de Maestra en Ciencias en Biotecnología también con  
mención Honorífica en el 2006. Desde el 2002 labora en la Facultad de Ciencias Químicas de la UACh como responsable del  
departamento de secuenciación y en 2010 se incorporó a la Facultad como Profesor de Tiempo Completo. En 2009 recibió por parte  
de Gobierno del Estado de Chihuahua el premio Chihuahua en la categoría de Ciencias Biológicas. Su área de especialidad es la  
Biología Molecular, Inmunología y Microbiología. Ha sido asesora de 6 tesis de Licenciatura y 10 Tesis de Maestría. Ha presentado  
varios trabajos de investigación a nivel Nacional e Internacional. Es autora de aproximadamente 4 artículos científicos, más de 15  
ponencias en congresos, y 1 capítulo de libro científico.  
QUINTÍN RASCÓN CRUZ. Terminó su licenciatura en 1992, como Químico Bacteriólogo Parasitólogo por la Facultad de Ciencias Químicas  
de la Universidad Autónoma de Chihuahua (UACH). Realizó estudios de posgrado como Maestro en Ciencias en Inmunología en  
UACh/FCQ y obtuvo el doctorado en Biotecnología de Plantas por el CINVESTAV Irapuato en 2003.Actualmente labora en la Facultad  
de Ciencias Químicas de la UACH y posee la categoría deAcadémico titular C. Ha sido miembro del Sistema Nacional de Investigadores  
nivel I desde 2003. Su área de especialización es Biotecnología en plantas. Ha dirigido 11 tesis de licenciatura, 16 de maestría y 2  
de doctorado. Es autor de aproximadamente 25 artículos científicos, más de 45 ponencias en congresos, y 2 capítulos de libros  
científicos; además ha recibido distinciones nacionales y estatales por sus trabajos de investigación (Premio Chihuahua 1997 y  
2003), Premio Alfredo Sánchez Marroquín 2004); ha dirigido 5 proyectos de investigación financiados por fuentes externas. Es  
evaluador de proyectos de investigación del Conacyt (Fondos institucionales, mixtos y sectoriales) y Fundación Produce Chihuahua,  
es revisor del seguimiento de los Fondos sectoriales Sagarpa-Conacyt, y es coordinador del Consejo Consultivo Científico de la  
Comisión Intersecretarial de Bioseguridad de los Organismos Genéticamente Modificados 2009-2011.  
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• Vol. V, No. 2 • Mayo-Agosto 2011 •