Científicos del CINESTAV diseñan refinería sin petróleo

Producir biocombustibles como hidrógeno o metano, además de enzimas u otros insumos industriales, a bajo costo y sin dañar al medio ambiente es factible si se aplican procesos biotecnológicos de depuración análogos a los de una refinería, pero utilizando desechos orgánicos como materia prima en vez de petróleo.

Tal es la propuesta de un egresado del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), quien en su tesis de doctorado desarrolló un modelo de biorrefinería que permitirá aprovechar residuos como cáscaras de fruta, restos de comida o papel para producir energía en forma sostenible.

La tesis de Carlos Escamilla Alvarado, egresado del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav, fue reconocida con el Premio Ronsenblueth 2015 en la categoría de Tecnología y Ciencias de la Ingeniería.

En su trabajo, Escamilla Alvarado propone la integración de diversas tecnologías, que inicialmente incluyen el uso de consorcios de microorganismos como hongos y bacterias para fermentar los desechos. Luego se aplican otros procesos biotecnológicos a fin de obtener los productos de interés en cuatro etapas sucesivas.

Estas etapas se han denominado H, M, Z y S, debido a que permiten producir en forma seriada los biocombustibles hidrógeno y metano, así como enzimas usadas en la industria textil y alimentaria (Z) y licores sacarificados (S), todo ello sin generar ningún desperdicio.

“El concepto de biorrefinería no es novedoso, pues comenzó a desarrollarse a pequeña escala desde 1980 acoplando uno o dos procesos basados en la fermentación anaeróbica mediante bacterias”, explica el galardonado, quien desde 2009 trabaja en esta línea de investigación asesorado por los profesores Héctor Poggi Varaldo y María Teresa Ponce, del mismo Departamento de Biotecnología.

A decir de Escamilla Alvarado, lo que constituye una aportación original de su tesis es la combinación de varios procesos biotecnológicos para obtener biocombustibles de segunda generación, es decir, que no requieren áreas de cultivo, como los de primera generación, que son obtenidos a partir de maíz, soya y otros productos agrícolas.

La ventaja de unir varios procesos biotecnológicos con diferentes condiciones de operación y distintos microorganismos –el ciclo comienza con la fermentación anaerobia de los residuos, dentro de tanques especiales llamados biorreactores– es que se obtienen varios productos sin desperdicio, pues aun los residuos finales pueden usarse como composta o fertilizante.

Además, a diferencia de otras fuentes energéticas, los residuos vegetales están ampliamente disponibles con un costo prácticamente nulo. De hecho, si este modelo de biorrefinería fuese escalado a un tamaño adecuado para la producción industrial podría convertirse en una alternativa para dar tratamiento a los desechos generados, sobre todo en las urbes.

En el país se acumulan diariamente 102 000 toneladas de desechos sólidos municipales y de ellos, entre 50 y 60 por ciento son residuos orgánicos. Los expertos del Cinvestav calculan que con cada tonelada de estos últimos podrían generarse entre 25 y 50 kilowatts-hora de hidrógeno, y de 600 a 700 kilowatts-hora de metano.

Pero para llevar la biorrefinería a una escala industrial antes tendría que probarse un modelo piloto, por ejemplo, con un reactor del tamaño de un barril de petróleo donde pudiera procesarse al menos un kilogramo de desechos orgánicos al día, para así comenzar a evaluar los resultados, comenta el egresado.

Fuente: CONACYT.