Investiga UNAM tratamiento de aguas para producir biocombustibles

La Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), campus Juriquilla, a través del Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA), del Instituto de Ingeniería, desarrolla proyectos de investigación aplicada que se enfocan, además del tratamiento de aguas residuales, en la obtención de productos de valor agregado, particularmente biocombustibles, como el metano (CH₄) e hidrógeno (H).

En el marco de su Día de Puertas Abiertas, que es parte de su convocatoria de ingreso a la maestría y doctorado en ingeniería ambiental, el jefe de la unidad del LIPATA, quien es miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), Germán Buitrón Méndez, aseguró que esta unidad académica maneja dos ejes principales de investigación, que son el tratamiento de aguas y residuos para mitigar la contaminación y obtener agua limpia, así como la producción de biocombustibles gaseosos.

“Estamos participando en el Centro Mexicano de Innovación en Bioenergía (Cemie-Bio) de las Convocatorias de la Secretaría de Energía (Sener) y el Conacyt de Sustentabilidad Energética en dos clústeres, el de biocombustibles gaseosos y el de biocombustibles líquidos. Nosotros ya tenemos mucha experiencia en tratamiento de aguas y sobre todo producción de metano, y había estudiado la producción de hidrógeno”, detalló.

Buitrón Méndez indicó que la idea de estos proyectos de investigación es sentar las bases para que las empresas puedan capitalizar los resultados y establecer negocios enfocados en la obtención de biocombustibles, como se hace en otros países.

“La mayoría de las plantas de tratamiento que tienen producción de metano, lo queman y no se producen bacterias, se trata el agua pero generan muy pocos lodos y lo demás lo convierten en metano. El concepto que manejamos nosotros es con todos los lodos posibles y la generación de metano, el cual, en vez de quemarlo, buscamos meterlo a un motogenerador para producir calor y electricidad, que se pueda utilizar para operar una planta y, si sobra, se venda”, sostuvo.

En lo que se refiere a su participación en el clúster de biocombustibles líquidos del Cemie-Bio, el LIPATA de la UNAM se enfoca en la producción de etanol y butanol para el sector del transporte.

“Nosotros trabajamos biocombustibles de segunda generación, que se basan en materiales como el bagazo de la caña (Saccharum officinarum), paja de trigo (Triticum) y maíz (Zea mays), donde se hace una hidrólisis para liberar de la hemicelulosa y todos los azúcares que están contenidos para sacar más etanol. En el caso del agave tequilero (Agave tequilana), estudiamos la fibra y las linazas que son el jugo con el que buscamos producir biogás e hidrógeno, además de las vinazas que se generan en la industria vitivinícola del estado”, puntualizó.

En ese sentido, el investigador y catedrático Conacyt, nivel III del SNI, Guillermo Quijano Govantes, desarrolla un proyecto de producción de biogás a partir de residuos orgánicos, como restos de comidas o aguas residuales.

“La tecnología para producir el biogás, ya sea biometano o biohidrógeno es muy conocida; el problema es que cuando se quiere utilizar para producir energía, ya sea térmica o eléctrica en sistemas de cogeneración, el biogás tiene contaminantes, como el ácido sulfhídrico (H₂S), y otros compuestos como los siloxanos, que son moléculas a base de silicio (Si), que pueden dañar irreversiblemente estos equipos que son muy costosos, sobre todo los motores y pistones”, aseguró.

El objetivo, de acuerdo con Quijano Govantes, es desarrollar procesos más sostenibles a través de sistemas biológicos que además no representen un impacto al medio ambiente.

“Muchas empresas que podrían tener energía ‘gratuita’ utilizando sus residuos no lo hacen porque necesitan etapas adicionales de limpieza del biogás, lo que los desamina mucho porque los sistemas actuales son muy caros, son fisicoquímicos con carbón activado que debe estarse cambiando cada tres o seis meses. En cambio, si se adquieren sistemas de cogeneración, se cuenta con una alternativa de tratamiento barata, eficiente y verde”, advirtió.

Proyectos interdisciplinarios

Otros de los proyectos que se desarrollan en el LIPATA del Instituto de Ingeniería son llevados a cabo por estudiantes del posgrado en ingeniería ambiental y de otras especialidades, como el estudiante de la maestría de electrónica aplicada, Nicolás López Moreno.

“Estoy desarrollando un proceso de automatización químico-ácido. Consiste en adquirir la señal de un contenedor de pH para meterla a un convertidor analógico y de ahí mandarla a un controlador difuso, para dosificar la cantidad de ácido que requiere la solución”, explicó.

López Moreno abundó que el objetivo de este proyecto es evitar que los biorreactores anaerobios, que se utilizan en el trabajo de laboratorio, se acidifiquen y con esto evitar que se tenga una pérdida económica por los medios de cultivo que generan.

“Es como una etapa de control preventiva para evitar que se echen a perder los medios de cultivo. En la versión final, se planea tener un dispositivo, como un panel de control, donde tengamos nuestros microcontroladores de pH insertados y una pequeña pantalla, ya sea de una laptop o de alguna pequeña interfaz diferente, y comenzar a monitorear los datos y los comportamientos de las muestras que estamos sacando”, aseveró.

Por su parte, la estudiante de posgrado en ingeniería ambiental del LIPATA, Elba Lupita Alvarado Michi, trabaja en un proyecto para la producción de biocombustibles a partir de residuos agrícolas, principalmente el bagazo de agave que se genera en la industria tequilera.

“Lo que hacemos con este bagazo de agave es un proceso de hidrólisis ácida para obtener azúcares en formas más simples, es lo que utilizamos como sustrato para nuestros reactores biológicos secuenciales (SBR, por sus siglas en inglés). No los mantenemos con una alimentación constante, sino que esperamos un determinado tiempo para que con los microorganismos que inoculamos, el reactor, que es un inóculo con la mayor parte de especies del género Clostridium, pueda generar hidrógeno”, abundó.

Alvarado Michi subrayó que el proyecto se encuentra en la etapa de estabilización del reactor respecto a la producción de hidrógeno, que hasta el momento ha desarrollado un sostenimiento constante.

“Hemos ajustado un tiempo de retención de 18 horas en lo que se alimentan, generan el biogás y posteriormente sacamos el efluente y volvemos alimentar con 50 por ciento de recambio; lo que queremos  es ir incrementando la carga orgánica, es decir, no diluir tanto los hidrolizados para poder obtener buenas producciones sin necesidad de diluir, pensando ya en un escalamiento y el ahorro de gastos”, finalizó.

Fuente: CONACYT.