Category: Biotecnología

  • En marcha una planta piloto para generar biogás y biofertilizantes a partir de paja de arroz

    En marcha una planta piloto para generar biogás y biofertilizantes a partir de paja de arroz

    El prototipo, basado en un nuevo modelo de tratamiento y valorización de la paja de arroz, se ha instalado en las cercanías del Parque Natural de la Albufera de Valencia

    Con 15.000 toneladas de paja residual se podrían producir unos 21 millones de kWh eléctricos cada año, lo que equivaldría al ahorro energético de unos 2.000 hogares

     

    El proyecto europeo SOSTRICE, en el que participa AINIA Centro Tecnológico, ha conseguido desarrollar la primera planta piloto semi-industrial que genera biogás y biofertilizantes, a partir de la paja sobrante del cultivo de arroz. A través de la tecnología de digestión anaerobia, este prototipo es capaz de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas del cultivo de este cereal, ahorrar en el consumo de agua y disminuir el uso de fertilizantes.

    Además, esta planta piloto, que servirá como prototipo para el desarrollo de plantas a escala industrial permite, gracias a la valorización de los subproductos generados del cultivo del arroz, mejorar su gestión en términos ambientales y económicos. El prototipo ha sido diseñado y construido por LUDAN España, también socio del proyecto.

    Este prototipo será optimizado en su funcionamiento por Ainia Centro Tecnológico que a partir de ahora comienza a realizar pruebas.

     

    Primera planta configurada para el tratamiento de la paja del arroz

     

    El primer prototipo a escala piloto de una planta de digestión anaerobia que trata paja de arroz, instalado en Silla, en las cercanías del Parque Natural de la Albufera de Valencia, puede procesar entre 3 y 4 toneladas de paja al año. Con esta tecnología se pretende convertir la paja en energía limpia y renovable, que puede ser utilizada en las explotaciones agrícolas como electricidad, calor o biocarburante para el transporte de vehículos.

    La planta piloto consta de 30 m2que albergan en su interior dos digestores anaerobios y donde, a través de la acción de las bacterias anaerobias (organismos que descomponen material biodegradable) sobre la paja del arroz se produce biogás y biofertilizantes.

    Se calcula que en La Albufera de Valencia, con una superficie cultivable de 14.700 hectáreas, se pueden producir anualmente entre 2-8 toneladas de paja excedentaria por hectárea de cultivo de arroz

     

    En una planta de digestión anaerobia alimentada con 15.000 toneladas de paja residual se podrían producir unos 21 millones de kWh eléctricos cada año, lo que equivaldría al ahorro energético de unos 2.000 hogares. Se calcula que en La Albufera de Valencia, con una superficie cultivable de 14.700 hectáreas, se pueden producir anualmente entre 2-8 toneladas de paja excedentaria por hectárea de cultivo de arroz.

    En la actualidad, se están desarrollando las tareas de puesta en marcha y monitorización del prototipo. En concreto, la inoculación de biomasa anaerobia para comprobar el correcto funcionamiento de todos los equipos y la optimización del proceso, con el objetivo de perfeccionar los futuros diseños a escala industrial.

    El proyecto SOSTRICE, “CO2 emissions reduction of the rice cultivation through energy valorisation of the rice Straw”, está cofinanciado con fondos europeos a través del Programa LIFE. Es una iniciativa coordinada por el Instituto Andaluz de Tecnología (IAT), en la que participan otras cuatro organizaciones procedentes de: la Comunidad Valenciana, AINIA centro tecnológico y LUDAN España (filial de la multinacional israelí Ludan, con sede en Valencia) que se encarga de construir el prototipo; y de Andalucía: CITAGRO y CTAER.

     

  • Obtienen biogás a partir de paja de frijol

    Obtienen biogás a partir de paja de frijol

    banner cultivo frijoles zacatecas

    El cultivo de frijol ocupa un lugar importante en la derrama económica agrícola de la entidad zacatecana, ya que según el  Inegi,  en 2007 se registró una superficie sembrada de 697 mil 563 hectáreas. Por cada hectárea de cultivo de esta leguminosa se genera aproximadamente una tonelada de paja, cuyo contenido corresponde solo a seis por ciento de proteína, lo cual es considerablemente bajo con relación en el valor nutrimental. Por ello la paja no es provista como alimento para ganado, razón por la cual por lo general se desecha dejándola descomponer al aire libre.

     

     

    El objetivo final de esta investigación es que con los resultados a escala laboratorio se puedan elaborar digestores para otorgar una solución sustentable a José de Jesús Montoya.los agricultores de frijol, para que puedan generar su propia fuente de energía con biogás a partir del esquilmo obtenido de su cultivo. Es decir, en un futuro lograr que dicha paja sea utilizada como sustituto del gas butano (C4H10) o del gas natural (CH4) por medio de digestores en comunidades productoras de frijol para poder satisfacerse en usos habituales como lo es el empleo de máquinas de cultivo, así como en la preparación de sus propios alimentos y uso personal, proporcionando además como consecuencia un ahorro económico.

     

     

    El proyecto es iniciativa de la doctora Denys Kristalia Villa Gómez, miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Fue ella quien lo inscribió al Sistema de Investigación y Posgrado (SIP) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) hace más de dos años. Posteriormente, más investigadores fueron incorporándose al estudio, como José de Jesús Montoya Rosales, Patricia Becerra Castañeda y Olivia Zapata Martínez, estudiantes de Ingeniería Ambiental, así como recientemente los maestros Luis Mario González y Miguel Mauricio Aguilera, todos de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería del Instituto Politécnico Nacional, Campus Zacatecas (UPIIZ IPN). En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, José de Jesús Montoya, detalló el curso del proyecto.

    Antecedentes

    José de Jesús Montoya manifestó que, de acuerdo con las averiguaciones del equipo, no han encontrado investigaciones previas sobre generación de biogás a partir de paja de frijol. La información que utilizaron como apoyo para comenzar fue la formación de biogás a partir de paja de arroz, de trigo y de avena, estudiada por científicos en China. “Estudiar el proceso en China solo funcionó como un sustento, ya que el resto del estudio parte de nuestras propias búsquedas, revisiones bibliográficas acerca de la paja de frijol y sus propiedades energéticas, así como la generación de bioetanol con dicho esquilmo, que es el único estudio que encontramos articulando paja de frijol con energías alternas, aunado a esto, los estudios previos de la doctora Villa sobre la producción de biogás a partir de otras sustancias ya reconocidas”, aclaró.

    Pretratamiento biológico

    Para el pretratamiento biológico se hace uso de la enzima Pleurotus ostreatus, que es un hongo macroscópico que se da de forma natural en las cortezas de los árboles perennes de corteza gruesa. El que utilizan para este proyecto fue donado por el Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional Sede Durango (CIIDIR IPN). Las pajas están formadas por los compuestos lignocelulósicos de lignina, celulosa y hemicelulosa (glucosa). Durante el pretratamiento el hongo crece, se alimenta de la paja de frijol, rompe la lignina, la celulosa, la hemicelulosa y libera la glucosa necesaria para producir biogás. Este proceso dura 28 días. Después se lleva a cabo el hidrolizado, que consiste en agregar agua.

    Proceso por digestión anaerobia

    El proceso manejado para toda producción de biogás es de digestión anaerobia.  Se llama así porque lo que se utiliza son los azúcares que se encuentran en el sustrato. Quien está estudiando este proceso es Olivia Zapata, quien en un principio utilizó frascos serológicos para asegurar el correcto funcionamiento del proceso con ausencia de oxígeno.

    Primero se realizaron las pruebas en lote. Ese tipo de pruebas consiste en introducir en un frasco la paja que debe estar partida en fragmentos de 250 micrómetros a un milímetro de tamaño, junto con el agua e inóculo ya sea de conejo o de vaca.

    Patricia Becerra comentó en entrevista con la Agencia Informativa Conacyt que ella realiza pruebas y verificaciones con respecto al uso de inóculo de vaca, mientras que su compañera Olivia Zapata indaga experimentaciones con inóculo de conejo. “Inclusive con una experimentación pude encontrar que también se puede producir biogás con el uso de la paja y el hongo sin el inóculo, esto ha sido bastante interesante. Ahora pretendemos seguir comprobando los resultados, con el propósito de encontrar la justa medida de los reactivos y con base en ello incrementar su rendimiento en la aportación final”, manifestó.

     

    Después de hacer la mezcla, el frasco es colocado en una incubadora en donde se agita la mezcla a 100 o 120 revoluciones por minuto a una temperatura que va de 30 a 40 grados centígrados. Entonces los microorganismos metanogénicos producen biogás de forma natural.

    La desventaja de los procedimientos en lote es que el pH tiene que mantenerse neutro para que el proceso funcione. Cuando el pH disminuye, se acumulan ácidos grasos volátiles, se desactivan los microorganismos y se suspende la digestión anaerobia. Entonces, para evitar esto, se debe ajustar el pH constantemente.

    Después de las pruebas en lote, se aumentó la prueba a una escala cuatro veces mayor, esto con un reactor de tipo RAFA (Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente), que también fue construido por los investigadores. El reactor de tipo RAFA es de los más prácticos, ya que ahí se maneja un proceso continuo: conforme se introduce la paja de frijol, el reactor va extrayendo el azúcar y produciendo biogás.

    En la parte superior del reactor se mide la cantidad de biogás mediante dos maneras: la primera es con ayuda de una reacción con hidróxido de sodio (NaOH), en donde se logra visualizar el biogás; la segunda es a través de desplazamiento, en la cual se pone una probeta con agua, se abre y burbujea hasta apartarse. El inconveniente de esta táctica es que no se saben con exactitud las concentraciones, pero ese punto actualmente se encuentra en proceso de estudio.

    El biogás que da como resultado es una combinación de gas metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H) y ácido sulfhídrico (H2S). En escala grande se separan estos gases para purificar el metano, el cual se ha comprobado que corresponde a 60 por ciento de la mezcla de los gases obtenidos. Por cada litro de hidrolizado de paja de frijol se obtienen 750 mililitros de biogás.

    “Estamos enfocados en lograr la investigación para que nuestras ideas no se queden solamente en eso, sino que nuestro proyecto logre trascender y con este trabajo podamos brindar una importante contribución a la sociedad”, concluyó José de Jesús Montoya.

     

  • Biotecnólogos de la UAM sustituyen cebada por maíz para elaboración de cerveza

    Biotecnólogos de la UAM sustituyen cebada por maíz para elaboración de cerveza

     

    Los costos para su fabricación industrial se reducen considerablemente al emplear el tradicional grano mexicano.

    Tras conocer el proceso de elaboración del sendechó, bebida de maíz fermentado de herencia prehispánica que consumen otomíes y mazahuas del Estado de México, un equipo de científicos del laboratorio de Enología y Alimentos Fermentados de la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa (UAM-I), ideó emplear el tradicional grano en sustitución de la cebada para la fabricación artesanal de cerveza, con resultados que llaman la atención desde varias perspectivas.

    En la producción de cerveza, el proceso más importante es la obtención de malta, o malteado, en el que se emplea en la mayoría de los casos cebada. Sin embargo, son varios los granos que pueden utilizarse, como trigo, maíz o sorgo; al respecto el doctor Ramón Verde Calvo, jefe del laboratorio de la UAM-I y quien encabeza el proyecto biotecnológico, explica que incluso actualmente su equipo científico hace pruebas con amaranto y esperan resultados alentadores.

    El proceso realizado en el laboratorio de Enología utiliza maíz rojo y azul como única materia prima, lo cual da un tono rojizo con sabor y aroma singular. La cerveza tiene cuerpo espeso como las marcas conocidas, así como espuma, y conserva el gas natural del proceso de fermentación, a diferencia de otras bebidas que son gasificadas durante el proceso de fabricación.

    El científico refiere que en la actualidad se vive un boom en la elaboración y comercialización de cervezas artesanales, y alguna de ellas se ofrecen con aditivos que les dan un sabor especial, como puede ser el maíz, pero no es éste el elemento base en su elaboración.

    “El malteo consiste en poner la semilla o grano en condiciones de humedad y temperatura adecuadas para dar la oportunidad al desarrollo de una serie de encimas que inciden sobre el almidón (azúcar), en este caso de maíz, y lo dividen para servir de alimento a las levaduras que realizan el proceso de fermentación, del cual se obtiene alcohol“, detalla el académico de la UAM-I.

    El proyecto recibió financiamiento del Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal; desde 2013, el trabajo científico se encuentra todavía en proceso de protección industrial, del cual se prevén dos patentes, una sobre el proceso de la elaboración de la cerveza y otra respectiva al equipo de producción diseñado por los investigadores.

    “Una conocida refresquera nacional se interesó mucho en realizar la cerveza de maíz, pero al no estar condiciones de transferir tecnología la negociación se estancó. Ha habido otros interesados que preguntaron por el proceso, unos más ofrecieron abastecernos del maíz, pero con nadie se ha concretado la fabricación industrial, pues el empleo de este grano es más barato que el de cebada para el proceso de malteado.”

    “El maíz contiene antocianinas (antioxidantes) que retrasan el envejecimiento de las células del organismo, y aunque todo consumo de alcohol en bajas cantidades tiene un rasgo positivo a la salud, no puede ofrecerse la cerveza de maíz como bebida saludable“, puntualiza el bioquímico Verde Calvo.

    Finalmente, señala que las pruebas con amaranto para hacer cerveza todavía se llevan a cabo en detalle, pues se trata de una semilla que tiene muchas proteínas, mismas que afectan los procesos de fermentación y el sabor de producto final.

     

  • Millones de moscas esterilizadas con radiación nuclear para salvar cultivos

    Millones de moscas esterilizadas con radiación nuclear para salvar cultivos

    Desde un pequeño kibutz en el norte de Israel se exporta a todo el mundo un curioso producto: millones de moscas de la fruta esterilizadas con radiación nuclear para combatir plagas agrícolas.

    Sde Eliyahu, situado al norte de Cisjordania y a poca distancia de la frontera con Jordania, sería una más de las comunidades de organización comunal similares de la zona dedicadas a los cultivos agrícolas o vitícolas si no fuera por el pequeño reactor nuclear de apenas dos metros que alberga BioBee, la empresa alojada en el kibutz, propietario en parte de ella.

    Este se utiliza para una peculiar producción: moscas esterilizadas tras segundos de exposición nuclear para salvar plantaciones de manera natural y evitar el uso de químicos.

    “Nos dedicamos a la producción de insectos benéficos para el control biológico” como ácaros depredadores, pequeñas avispas o abejorros polinizadores, además de la mosca de la fruta, explica a Efe Yesurun Pleser, director comercial de BioBee para América Latina, zona por la que la firma busca expandirse.

    La historia del proyecto se remonta a tres décadas atrás como resultado de las divagaciones de dos fanáticos de los insectos residentes en esa pequeña comunidad israelí que buscaron y encontraron la manera de obtener un beneficio tanto económico como social de su pasión.

    Qué hacer con ellos, cómo explotar los beneficios de que un “bicho bueno se coma a otro malo”, qué químicos usar o el fenómeno del control biológico fueron las bases sobre las que se articuló lo que poco a poco se perfiló como una empresa puntera en el sector y que, desde el pequeño kibutz, opera hoy en más de una treintena de países.

    La idea clave del control biológico de plagas de insectos, ácaros o malezas, entre otros, se sustenta en el empleo de organismos vivos que interfieren o actúan sobre la plaga parasitándola, depredando o enfermándola.

    Como el número de “controladores” que existen de manera natural no son suficientes para limitar la expansión o reducir la presencia de la plaga, empresas como BioBee se pusieron en marcha para reproducir el curso de la naturaleza y disminuir el uso de plaguicidas.

    En ocasiones, lo logran introduciendo algunas modificaciones en el ciclo vital, como ocurre con su producto estrella, la mosca de la fruta esterilizada.

    “En lugar de producir o crear el antagonista de la plaga, se crea la plaga misma. La mosca es la plaga y la creamos. Seleccionamos los machos, eliminamos las hembras y a ellos les esterilizamos con radiación nuclear”, cuenta Pleser, quien afirma que son capaces de producir entre 50 y 100 millones de pupas a la semana en sus instalaciones.

    Después, los machos son transportados hasta el lugar donde el cultivo es arrasado por sus congéneres, se liberan masivamente y, al ser tantos, cuentan con muchas posibilidades de fecundar a sus iguales hembras. Entonces el huevo fecundado por la mosca estéril se pone y queda sobre la fruta.

    “Así se disminuye la población en la plantación y la fruta no se daña. Y de nuevo, logramos disminuir los químicos empleados”, sintetiza el responsable.

    Además de recortar los pesticidas y los daños que provocan al cultivo, el riesgo de contaminación en el consumidor final y el combate contra la resistencia de la plaga a los plaguicidas, el control biológico conlleva también el ahorro de un alto porcentaje de agua en las plantaciones -estimado hasta en un 75 por ciento- lo que lo convierte en una apetecible alternativa para los agricultores.

    Croacia ha sido uno de los últimos clientes en decantarse por los servicios de esta empresa, que comenzó empleando a los habitantes del kibutz y tiene ahora a una plantilla de más de 200 trabajadores sólo en Israel, más de las filiales que ha abierto en Rusia, Chile, Colombia o la India.

    400 millones de moscas israelíes infértiles fueron trasladadas hasta la frontera entre Serbia y Croacia tras ganar un concurso promocionado por la propia Agencia Internacional de la Energía Atómica, que financia parte del proyecto por su interés en “promover el uso de la energía nuclear para fines pacíficos”, afirma Pleser.

    ¿Su secreto frente a otras empresas similares?: “Controlar a la perfección los factores climáticos en la producción de insectos. Su vida, su metabolismo, están muy ligados a la temperatura y la humedad”, señala Pleser.

    “Estamos creciendo, buscamos cómo dar mejores soluciones al manejo de cultivos para beneficio de todos”, sostiene este responsable que revela con cierto orgullo haber encontrado competencia en una nueva compañía israelí que se lanzó al mercado tras comprobar la trayectoria de BioBee.

  • Innovación mexicana en Biofertilizantes

    Innovación mexicana en Biofertilizantes

    Los biofertilizantes son productos totalmente biológicos que, con base en microorganismos benéficos para el suelo y las plantas, ayudan a absorber los nutrientes como el nitrógeno, el fósforo y el potasio que se encuentran en el medio ambiente.

    Por ello, la empresa mexicana Biofabrica Siglo XXI se dedica a la producción y comercialización de productos basados en microorganismos utilizados para la agricultura que pueden ser biofertilizantes o biopesticidas, según sea el caso.

    Esta empresa es pionera en la investigación, producción y comercialización de alternativas ecológicas y productivas para el campo mexicano.

    “Nuestros productos están hechos de bacterias y hongos benéficos para las plantas. Los fabricamos con equipo altamente especializado que son biorreactores, plantas de producción de microorganismos especializados que nosotros también producimos”, afirmó el encargado del Laboratorio de Investigación y Calidad de Biofabrica Siglo XXI, César Fernando González Monterrubio.

    La compañía, que expone sus productos e investigaciones en la 22a Semana Nacional de Ciencia y Tecnología en la plancha del Zócalo de la ciudad de México, surgió en el año 2004 a raíz de una vinculación científica con la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

    “Hicimos un convenio de colaboración con la UNAM porque ellos fueron los primeros en desarrollar los microorganismos que nosotros manejamos: Azospirillum brasilense yRhizobium étli”, contó el biólogo en entrevista con la Agencia Informativa Conacyt.

    En la actualidad, Biofabrica realiza sus propias investigaciones, cuenta con un laboratorio altamente especializado, pero al mismo tiempo siguen colaborando con diversas entidades de la UNAM, como el Centro de Ciencias Genómicas y la Unidad de Bioprocesos. “Dependiendo el tipo de proyecto buscamos las vinculaciones necesarias”, comentó el también maestro en Ciencias.

    La empresa fundada por el doctor Marcel Morales tiene el objetivo fundamental de brindar una alternativa a los agricultores para que logren una mayor producción a menor costo, así como obtener mejores rendimientos y, por ende, mejores frutos y granos, aseguró el representante de Biofabrica Siglo XXI en la Semana Nacional de Ciencia y Tecnología.

    “En la tecnología que usamos volvemos al origen, regresando a lo natural, y así ayudamos a solucionar problemas graves del medio ambiente y relacionados con la producción agrícola en México”, declaró González Monterrubio.

    Biofabrica Siglo XXI tiene las certificaciones de la más alta calidad para ofrecer sus biofertilizantes y biopesticidas a los productores agrícolas en México. “Los productos que manejamos no causan ningún tipo de daño al medio ambiente, a diferencia de todos los agroquímicos que son más caros y tienen una alta huella de carbono”.

    La tecnología permite reproducir los microorganismos necesarios para lograr un resultado óptimo en cuanto a volumen de producción, y además ayudan a las plantas para tener una resistencia natural contra las plagas que merman la producción de los frutos y granos.

    “Nuestra metodología consiste en aprender a utilizar estos seres vivos, escogiendo los que son mejores, comprendiendo su ciclo de vida y su forma de reproducción sin ayuda de procesos industriales”, agregó el científico.

    Uno de los objetivos de la compañía es lograr sustituir todos los procesos agroquímicos por estos totalmente naturales. Sin embargo, el especialista confesó que han encontrado resistencia en aplicar sus productos innovadores en el campo mexicano por la incredulidad de los agricultores, pero al ver los resultados han estandarizado su aplicación pues disminuyen considerablemente los costos de producción.

  • Residuos de uvas para fabricar biocombustibles

    Residuos de uvas para fabricar biocombustibles

    En el mundo se producen anualmente 13 millones de toneladas de residuos de uva. ¿Podríamos utilizar estos desechos para fabricar biocombustibles? La respuesta es sí.

    La ciencia, qué duda cabe, es cuestión de ingenio y creatividad. Los investigadores tratan de responder preguntas o superar nuevos desafíos gracias a su tesón e imaginación. De este modo, uno de los grandes retos del siglo XXI -contar con alternativas a los combustibles fósiles- está siendo abordado desde múltiples formas. Una de ellas es la de los biocombustibles. También conocidos como biocarburantes, estas fuentes de energía son unas de las líneas de investigación más fructíferas de la biotecnología. Y sin duda, a los biotecnólogos no les falta ingenio ni creatividad. En los últimos meses, hemos visto estudios en los que se producían biocombustibles a partir de tequila, cactus, termitas marinas o incluso basura.

    Esta variedad de fuentes para fabricar biocarburantes responde a un nuevo paradigma, también llamado bioeconomía o simplemente economía circular. En otras palabras, esta disciplina trata de aprovechar tanto materias primas como residuos para producir bienes y servicios. Siguiendo esa idea, las principales estaciones de Reino Unido se han unido recientemente para recoger posos de café y fabricar con ellos biofuel.

    Pero los residuos de las cafeterías londinenses no son los únicos que pueden ser aprovechados en este gran reto energético. Científicos de la Universidad de Adelaida en Estados Unidos han estudiado la posibilidad de utilizar los residuos de las uvas para producir bioetanol. Y es que a veces no se trata (sólo) de buscar ideas ingeniosas, sino simplemente de aprovechar lo que tenemos delante de nuestros ojos.

    Estos investigadores lograron utilizar restos de las uvas (como las pieles, las semillas o los tallos) para fabricar de manera competitiva biocombustibles. Su resultado parece bastante eficaz, pues a partir de una tonelada de residuos -anteriormente no aprovechados-, consiguieron 400 litros de bioetanol. Para situarnos, los restos de uvas que se desechan a nivel mundial alcanzan los 13 millones de toneladas anualmente.

    Según la científica Rachel Burton, “los residuos de uvas presentan un gran potencial para ser aprovechados y transformados en biocombustibles”. Y es que la mayor parte de azúcares presentes en estos restos son convertibles por fermentación a etanol, y los que no pueden transformarse, podrían ser usados como fertilizantes o alimento de animales.

    En el futuro, los biocombustibles serán una de las alternativas que emplearemos en el transporte, producción de energía eléctrica o alumbrado. Saber qué fuentes utilizar para fabricarlos será clave, y en ese sentido, esta investigación nos ayuda a promover la economía circular para aprovechar cualquier tipo de residuo con el fin de valorizarlo y que pueda ayudarnos a ser más sostenibles.