Inventan aparato que convierte desechos en combustible

Por Jesús Peña
Fotos y Video Marco Medina y Jonathan Duarte
Edición Kowanin Silva
Diseño Edgar de la Garza

¡Hijo, pero qué demonios no inventarán en estos tiempos!, pienso, mientras el Doctor Héctor Arturo Ruiz Leza, profesor investigador de la Facultad de Ciencias Químicas, de la UAdeC, me muestra un extraño aparato que convierte los desechos agroindustriales, en bioetanol.
Un artefacto al que metes residuos y sacas biocombustible.
No es un chiste mexicano, tampoco un cuento futurista, menos una película de ciencia ficción ni un truco de magia.
Estamos en el Laboratorio de Biorefinería del Departamento de Investigación en Alimentos, de la Facultad de Ciencias Químicas, con el Doctor Héctor Ruiz y su grupo de estudiantes, jóvenes rostros, guapos, sonrientes, vestidos de bata blanca impecable, a quienes sus compas de la Universidad les han puesto el sobrenombre de “Los BioRefineros”.
 –¿Va con “Los BioRefineros”?, me preguntó una chica de blusa, jeans y mochila al hombro, una tarde que caminaba yo por los jardines de la Facultad rumbo al área de posgrado e investigación.
Que sí, le respondí riendo.
–Están en una reunión, en el aula que se encuentra frente al laboratorio”, soltó la estudiante y se fue.
La muchacha se refería a las reuniones, en inglés, que cada viernes por la tarde sostiene este equipo de científicos para presentar los avances de sus respectivos proyectos de tesis, mismos que versan, en su mayoría, sobre la producción de bioenergía, biocombustibles y compuestos de alto valor agregado.
Las juntas en inglés, me dirá Jesús Velázquez, estudiante de la maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos y miembro del Grupo de Biorefinería, les sirven básicamente para practicar dicho idioma, el inglés técnico que se utiliza en el ámbito científico y, desde luego, acrecentar su desarrollo personal.
De vuelta al laboratorio, el Doctor Héctor Ruiz me está explicando cómo este aparato que se llama Bioreactor, y que fue diseñado por los profesores y el equipo de chavales que forman parte del Laboratorio de Biorefinería, convierte los residuos agroindustriales, derivados del maíz, el trigo, el arroz, el agave, los pastos y la madera, en biocombustible.
Lo que Héctor Ruiz, 34 años, Doctorado en Ingeniería Química y Biológica por la Universidad de Minho, Portugal, y líder del Grupo de “Los BioRefineros”, está diciendo, es que a partir de desechos orgánicos como las pajas de trigo, los residuos de maíz, (hojas, tallos u olote), y el bagazo de agave, que generalmente son incinerados o echados a los campos para alimentar al ganado, se puede producir bioetanol, usando este invento.
Ello serviría, entre otras cosas, para sustituir gradualmente la gasolina de los coches por bioetanol, o combinarla con este biocombustible, y así contribuir a salvar al planeta del calentamiento global, generado por las altas emisiones de CO2 (dióxido de carbono).
“Los biocombustibles son de origen biológico obtenidos de manera renovable a partir de residuos agroindustriales. Todos estos residuos reducen el volumen de CO2, que está en la atmósfera, producido por la quema de combustibles fósiles como la gasolina, pero este CO2 lo absorben las plantas vegetales a medida que se desarrollan (la famosa fotosíntesis). Por lo que el bioetanol, (biocombustible), producido a partir de estos residuos ayuda a disminuir la contaminación haciendo un proceso de ciclo cerrado”, dirá el investigador Héctor Arturo Ruiz.
Por tanto este Bioreactor disminuiría el consumo de combustibles fósiles derivados del petróleo, un recurso natural no renovable, y alentaría el aprovechamiento de residuos agroindustriales que no son aplicados en México y que en el futuro podrían llegar a alcanzar un alto valor económico.

“En Brasil y en Estados Unidos, específicamente en Brasil, el etanol tiene menos rendimiento que la gasolina, pero es más barato y menos contaminante que este combustible, por lo que en estos países ya existen automóviles que usan sólo bioetanol”, dice Ruiz Leza, también Editor en Jefe del Bioethanol Journal.
El prototipo del Bioreactor que, ya lo dije, pero lo voy a volver a decir porque es un orgullo para la Facultad de Ciencias Químicas y la UAdeC, en su conjunto, fue inventado por “Los BioRefineros”, se construyó en Portugal, a base de acrílico y no tiene acero inoxidable, como el resto de los reactores industriales, lo que hace más barato su costo.
“En las escuelas públicas se realiza investigación, y de esta forma nos gusta contribuir para que la sociedad se desarrolle de la mejor manera posible. Esperamos que con esto se den una idea, un poco, de lo que  hacemos, que es para el beneficio de Saltillo, de Coahuila y de México”, dirá Anely Lara, Química Fármacobióloga, estudiante de la maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos e integrante del Grupo de Biorefinería.
El Bioreactor se parece mucho a un pequeño cohete espacial que estuviera listo para surcar el cielo; se parece a una probeta y se parece a la columna de un castillo medieval o algo así.
Es trasparente, tiene un distribuidor de aire o gas en la parte inferior, un tubo concéntrico, compuertas a los lados y una manguera alimentadora.
La ventaja de esta innovación tecnológica, con respecto a otros reactores, dice el Doctor Ruiz, es que no necesita de electricidad ni de otros mecanismos para funcionar y solamente requiere de un gas, que puede ser nitrógeno, o aire, suministrado a través de un compresor doméstico o industrial.
“Nada más: aire, residuo agroindustrial y un microorganismo, una levadura, parecida a la que se utiliza en la industria cervecera o en la industria del pan”,
Dice el profe Ruiz que en este momento está haciendo un simulacro de cómo es que jala este Bioreactor, sus jóvenes condiscípulos observan colocados alrededor nuestro en el Laboratorio de Biorefineria.
Ahora mismo estoy viendo al Doctor Ruiz vertiendo agua y una especie como de pasta amarillenta, mezcla de centeno y trigo, dentro del Bioreactor.
El Doctor enciende una bomba de vacío, que previamente ha conectado a la manguera alimentadora de aire o gas del bioreactor, y entonces sobreviene una tormenta de burbujas enloquecidas al interior de la máquina, que quieren como escapar, fugarse, pero no pueden.
El ruido como de licuadora que hace la bomba ensordece a todo el laboratorio.
Es el sistema de mezclado del bioreactor, dice el Doctor Héctor Ruiz, que crean las burbujas de aire producidas en el distribuidor.
Se supone que así, está diciendo el líder del Grupo de “Los BioRefineros”, ocurre el proceso de fermentación de los residuos agroindustriales y su posterior transformación en bioetenol.
“Lo que se favorece con este equipo es el diseño de un proceso que ayuda a que las partículas de los residuos agroindustriales se estén mezclando en el sistema, junto con la levadura y enzima, logrando de esta forma la producción de biocombustible, vía la fermentación alcoholica de dichos residuos”.
Y a mí me parece que esto de fabricar bioetanol, no tiene ningún chiste.
En fin que… la ignorancia es muy osada.

Mejor dejo que hable el investigador Héctor Arturo Ruiz Leza:
“Ahorita es simplemente para simular, pero realmente lo que tendríamos que estar colocando en el Bioreactor es un medio de cultivo para que un microorganismo que se va alimentar aquí, y que es una levadura, haga el proceso de fermentación.
“Claro que necesitamos realizar previamente un proceso hidrotérmico, (descomposición o rompimiento de sustancias orgánicas, por acción del agua a altas temperaturas y presiones), para la producción de azúcares. Esos azúcares, son glucosa y van a estar en el medio como fuente de carbono para lograr el proceso de fermentación y subsecuente producción de bioetanol”.
Le pido al profe Héctor que me explique, con peras y manzanas, de qué va el proceso completo para la obtención de etanol a partir de residuos agroindustriales.
Dice que lo hará en términos muy generales, para que “Rosita”, la de Ramos Arizpe, lo pueda entender.
La materia prima, que es cualquier residuo agroindustrial, se muele a un tamaño de partícula de un milímetro, más o menos; después pasa a una etapa de pretratamiento en donde se van fraccionar los componentes principales de esa materia prima, que luego serán sometidos a otro proceso que se llama hidrólisis enzimática, donde al residuo, ya pretratado, se le adicionan unas enzimas que son proteínas y que van a hidrolizar la materia prima pretratada para producir azúcares, glucosa; esta glucosa va a ser fermentada por un microorganismo llamado Saccharomyces cerevisiae, y de esta reacción bioquímica se obtiene el etanol.
No sé si “Rosita”, la de Ramos Arizpe, lo entienda, pero a mí parece que no me ha caído el veinte todavía.
Después del proceso de fermentación, sigue diciendo el profe Héctor, que dura alrededor de 48 o 72 horas, se separa el  biocombustible que se encuentra en la parte líquida y se pasa por un proceso de destilación del que resulta el etanol con mayor pureza.

Son las 3:00 de otra tarde en el Departamento de Investigación en Alimentos de la Facultad de Ciencias Químicas, de la UAdeC., donde, como en todas las veces que he venido, veo movimiento de estudiantes, batas inmaculadas, que van y vienen cargando tubos de ensayo por el Laboratorio de Biorefinería.
Los estudiantes no ponen cara de velorio ni plantan jeta.
“¿Cómo está?”, saludan siempre sonriendo al reportero que busca pasarse un buen rato con ellos en este laboratorio.
“La verdad es que es un grupo muy dinámico y con una gran capacidad de trabajo y unión, donde todos están al pendiente de los demás, estamos muy orgullosos de cada uno de nuestros estudiantes …”, dirá Rosa María Rodríguez Jasso, Doctora en Ingeniería Química y Biológica por la Universidad de Minho, Portugal, también profesora investigadora de la UAdeC, investigador lider de los  “Los BioRefineros” y responsable de los estudios de la valorización de macroalgas mexicanas para la produccion de compuestos de alto valor agregado y biocombustibles.
Quiero saber, les digo a los estudiantes, si sus vidas son como las del resto de la gente.
Si se divierten, si van de rumba, si bailan, si echan novio, novia, y me cuentan que sí, que todo, todo.
De hecho el grupo se reúne para convivir, al menos una vez al mes,  y hasta han ido de viaje.
Al rato le estoy preguntando al Doctor Héctor Ruiz que si existe en el mundo otro bioreactor como el que ellos han inventado.
“Igualito, no lo hay”, responde,
Y me explica que una de las cosas que hace diferente a este invento,  de otros, es que es dos en uno.
Basta con quitar y poner piezas, un tubo concéntrico, un distribuidor, para convertirlo de un bioreactor en columna a un bioreactor gas lift, los cuales tienen funciones y operaciones distintas.
“Producen etanol, pero uno puede ser más eficiente que el otro, dependiendo de las características del material que estamos colocando dentro.
“Otra es de que este reactor puede ser fácilmente escalado, significa llevarlo de una escala laboratorial a una escala piloto o industrial”.
Una mañana más en el Departamento de Investigación en Alimentos, de la Facultad de Ciencias Químicas de la UAdeC, “Los BioRefineros”, la mayoría con estancias de investigación en universidades de países como Alemania, España, Canadá, Brasil, Portugal y Estados Unidos, me están contando que tardaron cerca de dos años en desarrollar este prototipo de Bioreactor.
Para eso tuvieron que devorarse muchos, pero que si muchos, artículos científicos sobre bioenergía, biocombustibles y reactores, y luego trabajar, día y noche, “Los BioRefineros” se desvelan seguido, en la conceptualización y el diseño del invento.
“Antes de comenzar cualquier proyecto uno tiene que meterse ahora sí que… en su cueva y leer y leer y buscar qué se está haciendo en otras partes del mundo para no repetir, porque si no, no tendría sentido”, dice Jesús Velázquez, estudiante de la maestría de Ciencia y Tecnología de Alimentos.
Entonces el Laboratorio de Biorefinería era apenas una mesa desvencijada, un horno viejo, tres o cuatro estudiantes y dos investigadores.
“En la primera sección del laboratorio hace tres años, no había nada, nada, nomás una mesa ahí, y un horno, pero aquí no había nada, estaba solo. Se ha ido equipando poco a poco”, dirá el Doctor Héctor Ruiz.
Los chavales del Grupo de Biorefinería, unos 15, se pusieron a pensar fuerte en un artefacto que, construido a base de materiales baratos y desprovisto de sistemas costosos de operación, convirtiera los residuos agroindustriales, hasta ahora desaprovechados en México, en un biocombustible sustituto de la gasolina.
“Ahorita se está utilizando en automóviles principalmente en Brasil y Estados Unidos. Ellos hacen bioetanol de primera generación, que es partir de alimentos, de granos y semillas. Lo que hacemos aquí es utilizar residuos de esos alimentos para que el alimento siga siendo usado para consumo humano, para el ganado. Es decir, aprovechar el residuo, que es un desecho, para producir bioetanol y no tomar materia prima que es esencial en el consumo alimenticio, como lamentablemente ha sucedido con el uso del maíz y la caña para producir biocombustibles…”, dice Jesús Velázquez, alumno de la maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos.
Ariel García, un estudiante cubano que ahora está de visita en la Facultad, desarrollando procesos para la producción de biocombustibles utilizando Jatrofa,  planta muy abundante en nuestro país, tiene algo que decir:
“A Estados Unidos le es muy económico producir etanol a partir de granos de maíz, pero el maíz es alimento, entonces es poco ético coger alimento para producir etanol y echarle a los carros. Aquí lo que se hace es utilizar esos residuos agroindustriales que se queman o se quedan en los campos…”.

–¿Qué opina del uso de coches eléctricos en la ciudad de México, ahora con eso de las contingencias ambientales?
–No es mi área, pero el etanol, el biocombustible que estamos produciendo aquí, impacta directamente en eso que está pasando en la ciudad de México.
Actualmente el Grupo de Biorefinería trabaja en la realización de pruebas experimentales, con miras a mejorar los rendimientos en la producción de etanol, aprovechando otro tipo residuos como las macroalgas y microalgas, a fin de ampliar la gama de materiales biológicos subvalorizados en el país que se pueden utilizar para la obtención de biocombustibles.
“Todo en este laboratorio está, hasta cierto punto, secuenciado. Unas personas se enfocan a una cosa que tiene que ver con lo que hacen otras personas. Formamos una cadena entre todos y todo mundo aporta al trabajo de los demás”, dice Anely Lara, estudiante de la maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos.
Mi último día en el Laboratorio de Biorefinería, platico con Rodolfo García, estudiante de la licenciatura de Químico Fármacobiólogo, cuyo trabajo se basa en la producción de bioetanol, a partir de algas castañas y algas rojas; con Alejandra Cabello, alumna de la maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos, quien estudia lo referente a la viabilidad de los microorganismos para los procesos de fermentación; con Anely Lara, que está leyendo un artículo científico sobre el aprovechamiento de los residuos agroindustriales en diversas áreas de importancia económica; con Elisa Zanuso, alumna de Ingeniería Química, y Daniela Aguilar, estudiante de la maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos, las cuales analizan números sobre la producción de bioetanol a partir de bagazo de agave (el residuo de la producción del tequila); con Daniela Cervantes y Gabriela Victorino, que revisan sus resultados de azúcares fermentables, a partir de macroalgas en un cromatógrafo de líquidos; y con, Jesús Velázquez, el primer estudiante de “Los BioRefineros”, que está concentrado en el desarrollo de un proceso para la producción de bioetanol, utilizando microalgas.
¡Hijo, pero qué demonios no inventarán en estos tiempos!, me quedo pensando…

Contacto
Si desea mayor información puede contactar al Doctor Héctor Ruiz en el correo electrónico hector_ruiz_leza@uadec.edu.mx y a la Doctora Rosa María Rodríguez Jasso en el correo rrodriguezjasso@uadec.edu.mx; a través de las páginas web dia-uadec.mx y biorefinerygroup.com o al teléfono 01 (844) 416 9213