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Obtención de biocombustibles a partir de algas: Evolución del desarrollo tecnológico a través del análisis de patentes Las algas son sistemas biológicos de enorme potencial capaces de utilizar la luz solar para con- 2 M.J. Cuesta-Santianes, M. Pérez-Martínez, J.A. Cabrera. vertir dióxido de carbono en distintos tipos de biocombustibles con un rendimiento energético Unidad de Prospectiva y Vigilancia Tecn. CIEMAT muy elevado. Por ello, en los últimos años se están situando cada vez más en el punto de mira de 2 J. García-Riego Martínez, C. Triviño. e-intelligent numerosas empresas petroleras y biotecnológicas. Este interés creciente se pone claramente de manifiesto en los resultados de este estudio, donde se muestra la evolución del desarrollo tec- 2 A. Berges. Universidad Politécnica de Madrid nológico a través del análisis de los documentos de patentes publicados en esta área. Figura 1. Evolución del número de empresas en el ámbito de la producción de biocombustibles a partir de algas a nivel mundial (Valores de Oilgae, Nov 2010)

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L enorme interés suscitado en los últimos años por la utilización de las algas como fuente de obtención de biocombustibles tiene su origen en las investigaciones financiadas por el Gobierno norteamericano a finales de los años 70. Como consecuencia de la primera crisis del petróleo, en EE.UU., se establecieron a partir de 1978 diversos programas de investigación para fomentar el desarrollo de la tecnología de producción de biodiésel a partir de microalgas. A comienzos de los años 90 se sumaron a estos proyectos las iniciativas del Gobierno japonés. Sin embargo, la disminución de los precios del petróleo a finales de los años 90 y los elevados

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costes de producción asociados al proceso condujeron al abandono temporal de las investigaciones en este campo. En los últimos años, la disminución progresiva de las reservas de combustibles fósiles unida a los efectos del calentamiento global han repercutido extraordinariamente en el resurgir de la tecnología. Prueba de ello es que a mediados de 2010 eran ya más de 200 las empresas involucradas en investigación y desarrollo de biocombustibles a partir de algas, fundamentalmente procedentes del ámbito petrolero y biotecnológico (Figura 1). No obstante, con las tecnologías existentes no se ha alcanzado la fase de producción industrial y es preciso continuar los esfuerzos en I+D para demostrar su viabilidad. Además del biodiésel, a partir de las algas pueden obtenerse otros tipos de combustibles, dependiendo del tipo de tratamiento al que se sometan (Figura 2). Así, mediante procesos de fermentación puede producirse bioetanol y otros bioalcoholes. La digestión anaeróbica de las algas con elevado contenido

Figura 2. Diferentes rutas de obtención de energía a partir de algas (foto: Botriococcus braunii, Univ Jaén)

de humedad puede conducir a la generación de biogás.También, algunos tipos de algas y en determinadas condiciones (ausencia de oxígeno, de azufre, etc.) son capaces de producir elevadas cantidades de hidrógeno. No obstante, hoy por hoy la conversión en biodiésel de los aceites extraídos de las algas es el

proceso más favorable energéticamente. En la Tabla 1 se muestra el rendimiento en la producción de aceite a partir de algas en comparación con otras fuentes de origen vegetal. Para analizar el fuerte apogeo que está experimentando actualmente la I+D+i en la producción de biocombus-

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Figura 3. Evolución temporal del número de documentos de patentes publicados

tibles a partir de algas, este estudio persigue abordar el seguimiento de su desarrollo tecnológico mediante el análisis de las patentes solicitadas por los actores del sector.

Metodología

Fuente: Gráficos VICUBO

Tabla 1. Producción anual de aceite a partir de distintos tipos de biomasa

Tabla 3. Clasificación de los titulares por la orientación temática de sus patentes

Los documentos de patentes (solicitudes y patentes concedidas) se buscaron en el portal esp@cenet, que recoge información de más de 70 organizaciones internacionales dedicadas a la propiedad industrial como la Oficina Europea de Patentes (EPO) y la World Intellectual Property Organization (WIPO). La estrategia de búsqueda consistió en el diseño de distintas ecuaciones constituidas por la combinación de determinadas palabras clave, códigos CPI (Clasificación Internacional de Patentes) y códigos ECLA (Clasificación Europea) relacionados con la temática. Estas ecuaciones de búsqueda se implementaron en la plataforma de Vigilancia Tecnológica VICUBO desarrollada por la empresa e-intelligent para el análisis, la visualización y la explotación de los resultados. Inicialmente se buscaron todos los documentos contenidos en esp@cenet (desde 1915). No obstante, el horizonte temporal analizado en este trabajo incluye exclusivamente los publicados desde enero de 2000 hasta enero de 2011.

Análisis de los resultados En este estudio se identificaron, aproximadamente, 600 documentos de patentes publicados desde 1915. El 70% se publicaron a partir de enero de 2000, si bien resulta muy significativo que su crecimiento experimenta una tendencia exponencial a partir de 2006 (Figura 3). Esta misma tendencia se observa en la evolución del número de empresas implicadas en este sector que aparecía en la Figura 1, lo que evidencia el arrollador empuje del desarrollo tecnológico en los últimos años y el interés creciente en proteger la tecnología desarrollada. En relación a los países donde se solicitaron las patentes por primera vez (países de prioridad), destaca EE.UU., donde se iniciaron los trámites de patentabilidad del 45% de las invenciones. A continuación, ya más distanciados, se encuentran China (19%), Japón (9%) y Corea del Sur (8%). Sin embar-

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go, Japón es el país donde se solicitaron las primeras patentes del sector. España es el país de prioridad del 1,5% de las invenciones. Los titulares de los documentos de patentes pertenecen a 28 países. El 37% son estadounidenses, el 10% son chinos y el 8% surcoreanos. En Europa destacan Italia (4%), Alemania (2%), Francia (2%) y el Reino Unido (2%). No obstante, este análisis es un indicador limitado ya que en el 23% de los registros no figura el país de origen del titular. En relación a los titulares de los documentos de patentes cabe señalar que no parece existir un monopolio claro, existiendo más de 600 solicitantes. Entre los más prolíficos se encuentran la Univ. Tsinghua (China), LiveFuels Inc (US), ENN Science and Technology Development (China), etc. (Tabla 2). En España, la empresa Biofuel Systems es la titular de una patente concedida en febrero de 2011 para la producción de biomasa con alto contenido energético en ácidos grasos e hidrocarburos, mediante el cultivo masivo de algas.

Tabla 2. Titulares/solicitantes de documentos de patentes con 3 ó más invenciones

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Analizando la procedencia de los inventores se observa que el 37% son de EE.UU., el 19% de China y el 12% de Corea del Sur. En Europa los más representativos proceden de Italia (3%), Alemania (2%) y Reino Unido (2%). Los inventores con más patentes son Wu Qingyu (Univ. Tsinghua, China) y E. Morgenthaler Gaye (Livefuels Inc., US), con 11 y 8 patentes, respectivamente. El 30% de los documentos de patentes se refieren a la optimización de

alguna de las etapas implicadas en el proceso de obtención de biodiésel a partir del cultivo de algas. El 15% están relacionados con la obtención de bioalcoholes, fundamentalmente bioetanol. El 5% va dirigido a la fermentación de algas para la obtención de metano, el 4% a la síntesis de hidrógeno y el 3% a la obtención de gas de síntesis. Resulta muy significativo que un 3% trata sobre pilas de combustible microbianas. En la Tabla 3 se clasifican los organismos titu-

Tabla 4. Códigos CIP que aparecen en mayor número de documentos de patentes

lares en función de la orientación temática de sus patentes. Cabe resaltar que los más numerosos son los implicados en la producción de biodiésel. En la Tabla 4 se recogen los códigos más representativos de los registros obtenidos atendiendo a la Clasificación Internacional de Patentes (CIP). Esta clasificación establece un sistema jerárquico de códigos para clasificar las patentes con arreglo a los distintos sectores de la tecnología a los que pertenecen. Cabe destacar que el código más utilizado para describir el cultivo de algas es el C12N1/12, el cual aparece en el 12% de los documentos. El 8% de las patentes utiliza el código C12M1/00, referido a equipos de enzimología o microbiología. El código que más se emplea en los documentos relativos a la obtención de biodiésel es el C12P7/64. Asimismo, el más común en los orientados a la producción de bioetanol es el C12P7/06.

Conclusiones - A través de un análisis minucioso de las patentes del sector puede observarse que el despegue del desarrollo tecnológico asociado a la producción de biocombustibles a partir del cultivo de algas comenzó a partir del año 2006. - La mayoría de los titulares de los documentos de patentes desde al año 2000 son instituciones estadounidenses. Si bien, entre las más prolíficas figuran dos chinas. - En el período estudiado se distinguen seis documentos de patentes de titulares españoles. Uno de ellos corresponde a una patente española concedida cuyo titular es la empresa Biofuel Systems. - Aproximadamente, la tercera parte de los registros obtenidos están orientados hacia la producción de biodiésel. s

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