Por Montserrat Muñoz
Guadalajara, Jalisco. (Agencia Informativa Conacyt).– Buscar alternativas tecnológicamente viables a los combustibles fósiles que utilicen como fuente biomasa vegetal es uno de los objetivos que tiene un grupo de científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), unidad Guadalajara.
Para cumplir con esto, la institución inauguró el Laboratorio de Futuros en Bioenergía, cuyas instalaciones reforzarán el rol del Cinvestav como líder del Clúster de Bioalcoholes del Centro Mexicano de Innovación en Bioenergía (Cemie-Bio), según señaló el doctor Arturo Sánchez Carmona, investigador adscrito al Cinvestav unidad Guadalajara.
En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, quien también se desempeña como coordinador del Clúster de Bioalcoholes, compartió que el laboratorio ocupa un espacio de 350 metros cuadrados y requirió de una inversión de 25 millones de pesos, otorgada por el Programa de Apoyo al Fortalecimiento y Desarrollo de la Infraestructura Científica y Tecnológica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), así como del Fondo de Sustentabilidad Energética (FSE) de la Secretaría de Energía (Sener) y el propio Cinvestav.
Laboratorio de Futuros en Bioenergías.Al momento, el equipo del laboratorio se conforma por 17 personas, de las cuales cuatro son asistentes, cinco estudiantes de doctorado, dos de maestría y cinco de licenciatura, todos ellos liderados por el doctor Sánchez Carmona.
Asesorar a la industria para crear biorrefinerías
Todos los trabajos llevados a cabo en el laboratorio tendrán como objetivo desarrollar métodos científicos y tecnológicos para la producción de biocombustibles y el tratamiento de residuos, así como crear procesos y productos innovadores, como bioprecursores y bioplásticos, basados en el aprovechamiento de biomasa.
“Nosotros trabajamos con tres líneas: el diseño conceptual de las biorrefinerías, el análisis de sostenibilidad de dichas biorrefinerías y la tercera, en la cual nosotros nos especializamos, es en la deconstrucción de la biomasa”, señaló la ingeniera química Paloma Sinahí Dueñas Robles, quien labora como asistente en el laboratorio.
Dueñas Robles señaló que el proceso de las biorrefinerías que utilizan residuos agrícolas se compone por cuatro etapas: pretratamiento, sacarificación enzimática, fermentación y purificación. Como resultado, se obtienen bioproductos y biocombustibles de segunda generación como biohidrógeno, bioetanol y biobutanol. De los procesos de tratamiento de residuos además se puede obtener biogás, mientras que de la cogeneración —la cual es una alternativa de tratamiento que consiste en la combustión de los desechos sólidos— se produce electricidad.
“La primera etapa, que es en la que nosotros nos especializamos, es el pretratamiento. Esto es masajear la materia para poder sacar los componentes que necesitaremos para las etapas posteriores”, comentó.
La deconstrucción de biomasa es vital para debilitar su estructura y así facilitar el acceso a la celulosa, posibilitando las siguientes etapas del proceso. En esta fase se logra extraer hemicelulosa, lignina y otros compuestos solubles.
Equipo del laboratorio de Futuros en Bioenergías.La ingeniera señaló que en estas instalaciones se trabaja con cuatro biomasas lignocelulósicas principalmente, las cuales son residuos agroindustriales y no compiten por tierras o aguas destinadas a la alimentación. Estas son rastrojo de maíz, paja de trigo, bagazo de caña y bagazo de agave.
“Vamos a ser coyunturales en cuanto a poder proveer a empresas de servicios en el área de cálculo, como ver el costo total de producción. Algo que empieza a ser muy importante es la parte de análisis de sostenibilidad, es decir, cuál es el impacto de la biorrefinería en el aspecto económico, ambiental y social”, comentó el doctor Sánchez Carmona.
En el área de diseño conceptual de biorrefinerías, el equipo de investigadores puede determinar a través de modelos matemáticos si la biorrefinería es factible tanto técnica como económicamente.
“Creo que puede ser algo muy atractivo para los empresarios porque además podemos determinar en qué medida (la biorrefinería) contribuye a la seguridad energética del país o a mejorar la calidad de vida de las personas reduciendo la emisión de gases efecto invernadero o aguas residuales, por ejemplo”, señaló el también miembro nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).
El Laboratorio de Futuros en Bioenergía cuenta también con un área para análisis bioquímicos, donde se trabaja para determinar la calidad de la biomasa y su factibilidad de uso en estos procesos de refinación a través de caracterizaciones físicas y químicas. Por otra parte, se trabaja en el diseño y evaluación de procesos a escala laboratorio, donde se realiza toda la línea de producción de una biorrefinería a fin de estandarizar los procesos y determinar los rendimientos de la materia prima.
Algunos de los bioproductos que se pueden obtener son adhesivos, sustituto de azúcar, glucosa, xilosa, celulosa, hemicelulosa, probióticos, biopelículas, bioplásticos, etanol y butanol, entre otros.
Nuevo reactor
Para el pretratamiento de la biomasa, se utilizan métodos mecánicos y termoquímicos como la extrusión, cocción a presión y explosión de vapor. Como parte de las nuevas instalaciones, se construyó un nuevo reactor de pretratamiento continuo, de diseño y manufactura mexicana. Este reactor puede procesar hasta 30 kilogramos por hora de biomasa, 10 veces más que su antecesor. Al momento se está evaluando la posibilidad de solicitar patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) o utilizarlo como secreto industrial.
Nuevo reactor.Este equipo ayudará a producir bioetanol de segunda generación a partir de las cuatro biomasas ya mencionadas.
El doctor Sánchez Carmona afirmó que con este reactor, el Cinvestav se convierte en la única institución en México en lograr este grado de consolidación y capacidad de escalamiento en cuanto al desarrollo de biocombustibles, específicamente bioetanol de segunda generación.
“El objetivo del Clúster de Bioalcoholes es poner al alcance del sector productivo la tecnología para producir bioetanol de segunda generación, así como facilitar la introducción de tecnologías en México para la producción de biocombustibles de segunda generación”, señaló el investigador.
En ese sentido, Sánchez Carmona señaló que contar con tecnologías a escala piloto para la producción de dichos biocombustibles resulta imperativo para impulsar el crecimiento de esta industria a nivel nacional.
El grupo de trabajo del Clúster de Bioalcoholes, conformado por nueve instituciones mexicanas y cinco socios industriales, recién concluyó la primera de ocho etapas de trabajo en febrero pasado. Al respecto, el coordinador señaló que se han logrado todos los objetivos y confió en que seguirá siendo así.
