Produce IPN biocombustibles con nopal

La Unidad Querétaro del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) desarrolla un proyecto de producción anaerobia de metano e hidrógeno utilizando nopal (Opuntia ficus-indica) y urea a través del Laboratorio de Síntesis de Materiales Nanoestructurados y Caracterización Electroquímica.

El proyecto, a cargo del docente investigador Juan Francisco Pérez Robles, tiene como objetivo utilizar herramientas tecnológicas que permitan un aprovechamiento de materia orgánica para la producción de biogás —biometano y biohidrógeno—, a través de reactores biodigestores anaerobios donde los sistemas auxiliares y automatizados trabajan con energía proveniente de un banco de celdas fotovoltaicas que suministran un total de mil 500 watts y un aerogenerador de 500 watts.

“Se presentó un proyecto para un reactor de 300 litros, que integraba todo lo que habíamos estado desarrollando, sobre todo la automatización. Logramos integrarlo a un Fondo Mixto (Fomix) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) con el gobierno del estado, con esto pudimos hacerlo funcionar utilizando nopal como materia prima a través de una empresa que produce un tipo de nopal que es de calidad muy controlada. La intención era la producción de biometano”, afirmó.

Pérez Robles aseguró que se tomó en cuenta el nopal como materia prima porque tiene 95 por ciento de agua y cinco por ciento de materia orgánica con un gran contenido de azúcares o compuestos lignocelulósicos, que, dijo, puede incrementar la producción de hidrógeno y metano.

“La siguiente etapa del proyecto, también apoyada por otro Fomix, fue otro reactor automatizado mucho más grande, de siete y media toneladas. Paralelo a eso surgió otra idea, que fue la obtención de biohidrógeno, se estructuró un proyecto con el doctor Omar Solorza Feria, de la Unidad Zacatenco del Cinvestav, para utilizarlo en un auto que se desplaza con celdas de combustible, y el doctor José Gerardo Cabañas Moreno, coordinador del programa de Nanociencia y Nanotecnología del Cinvestav que trabaja la parte de almacenaje, a través de una convocatoria del Fondo Sectorial Conacyt-Secretaría de Energía (Sener)-Sustentabilidad Energética”, puntualizó.

Pérez Robles aseguró que el nuevo reactor está completamente automatizado con sistemas de National Instruments con un biodigestor de una capacidad total de 10 mil litros, siendo una quinta parte del mismo utilizada como cámara de gas y el resto para la suspensión a tratar. Además, agregó, cuenta con un sistema de calentamiento basado en la recirculación de biogás, el cual es templado por un calentador solar auxiliado por resistencias de baja potencia.

“Estamos dando un mayor impulso a la parte de biohidrógeno, tenemos ya un equipo de estudiantes trabajando la parte de bacterias, el acondicionamiento del nopal, y en estos días vamos a terminar dos reactores pequeños para poder hacer la transición de la escala piloto a la semiindustrial. La siguiente etapa sería trabajar la parte del almacenaje y manejo del biohidrógeno”, abundó.

Academia Mexicana de Ciencias-Cinvestav

En ese sentido, los trabajos de obtención del hidrógeno se llevan a cabo por los estudiantes de la carrera de ingeniería en bioquímica del Instituto Tecnológico de Acapulco —que es parte del Tecnológico Nacional de México—, Luis Fernando Ríos de Benito y Fernando Campos Olivares, quienes se encuentran en una estancia académica en el Laboratorio de Síntesis de Materiales Nanoestructurados y Caracterización Electroquímica, gracias a un verano de investigación científica, apoyado por la Academia Mexicana de Ciencias (AMC) y la Unidad Querétaro del Cinvestav.

El objetivo, de acuerdo con el estudiante Luis Fernando Ríos de Benito, es aprovechar recursos naturales, como lo es el nopal y las condiciones favorables para su producción en todo el país para la generación de energías limpias para el futuro.

“Lo que estamos haciendo es la obtención del hidrógeno a través de cladodios de nopal, haciendo pruebas de glucosa en cada uno con pretratamiento térmico en un kit de glucosa oxidasa; también construimos reactores e hicimos pruebas de un medidor de hidrógeno. Contamos con el apoyo de la empresa Grupo Productor de Energías Limpias, de San Luis Potosí, con el que se puede obtener una gran cantidad de nopal y, por ende, la biomasa para producir el hidrógeno. Lo que normalmente se obtiene en la actualidad es 40 por ciento de hidrógeno, lo que se busca es alcanzar la mayor cantidad de hidrógeno posible, que en este caso sería de 70 por ciento”, aseguró.

Urea para producir biohidrógeno

Por su parte, la estudiante de ingeniería bioquímica del Instituto Tecnológico de Acapulco, Mariu Trejo Vázquez, quien también se encuentra en una estancia académica en la Unidad Querétaro del Cinvestav, informó que desarrolla una línea de investigación paralela que es la obtención de biohidrógeno a través de hidróxido de amonio y urea en una corriente simulada de aguas residuales.

“Lo que se busca aquí es la obtención del biohidrógeno para crear biocombustible que cause un menor impacto ambiental; el hidrógeno tiene características energéticas muy altas y que, al igual que el biocombustible, cumplen ciertas funciones como lo es propulsar vehículos o dispositivos eléctricos. Lo que se ha realizado en este periodo es crear un sistema de flujo continuo por medio de zeolitas, como la clinoptilolita, que contiene iones de calcio, sodio y azufre, que es un elemento que se da de forma natural y cumple funciones de absorber, tanto hidróxido de amonio como urea, para obtener lo que es el hidrógeno de una manera sencilla, práctica y muy económica”, aseguró.

Lo que se pretende con ese material, indicó Trejo Vázquez, es absorber el hidróxido de amonio y la urea, la revisión de cálculos y la revisión de bibliografía.

“Llevamos como un mes y medio de que se empezó el proyecto y apenas se están haciendo pruebas de lo que es la activación de las zeolitas. Es una gran oportunidad que nos brinda el verano de investigación porque no habíamos realizado una estancia en ningún centro y el Cinvestav está muy completo, todos los temas que hemos abarcado nos ha permitido adentrarnos de lleno, tanto la investigación básica como en la práctica directa de esos conocimientos”, finalizó.

Fuente: CONACYT.