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  • Podría suplir materiales como el plástico y el vidrio en la creación de nuevos dispositivos

Ciudad de México.- 30 de junio de 2017.- (aguzados.com).- La nanocelulosa es un material innovador que se extrae de plantas y bacterias no patogénicas. Su aplicación en la biotecnología ha contribuido con la evolución de la calidad óptica de sensores y biosensores que sirven para la detección de enfermedades y otras funciones. Eden Morales Narváez, investigador del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), asegura que el aporte de la nanocelulosa ha sido tal para la ciencia y el medio ambiente que podría suplir materiales como el plástico y el vidrio en la creación de nuevos dispositivos accesibles para los usuarios.

nano30jun17-1La celulosa es de los materiales más abundantes en la naturaleza. Cuando se potencializan las múltiples estructuras en nanoescala que posee, surgen nuevas propiedades de carácter flexible, poroso, biocompatible y otras que se exploran más adelante.

nano30jun17-2En el CIO —que forma parte del Sistema de Centros Públicos del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt)—, Eden Morales Narváez, doctor en ingeniería biomédica y miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), junto con un equipo de investigadores de Irán y Barcelona, realiza una investigación práctica en la que combina la nanocelulosa con otros nanomateriales. La intención primigenia es generar biosensores más sofisticados en su funcionalidad y más sencillos de utilizar.

¿De dónde surge la nanocelulosa?

La nanocelulosa se genera en materiales orgánicos y hay dos formas de extraerla. Una es a partir de la mezcla de ciertas plantas que generan una pulpa con estructuras en nanoescala, y la otra, sintetizarla mediante una bacteria no patogénica y probiótica (Acetobacter xylinum) que comúnmente se encuentra en el suelo y en las frutas en estado de putrefacción. Los dos métodos de extracción devienen en propiedades distintas por lo que Eden Morales y su equipo de investigación centran sus experimentos en la aplicación de nanocelulosa bacteriana.

“En particular, nosotros trabajamos con nanocelulosa derivada de la síntesis que hace una bacteria no patogénica, se llama Acetobacter xylinum. Al momento de cultivarla, las bacterias se van multiplicando y forman una especie de tejido de este nanomaterial. El resultado es una película de nanocelulosa, la cual es muy pura y no tiene contaminantes, además de poseer una cristalinidad muy alta y fibras de alrededor de unos cincuenta nanómetros. La diferencia con la nanocelulosa extraída de plantas es que esta generalmente se disuelve al contacto con el agua”.

En un estado más avanzado de la experimentación, los investigadores modifican la nanocelulosa con otros nanomateriales ópticamente activos. Un nanomaterial o una nanoestructura debe encajar entre uno y cien nanómetros, esto significa que son mil millones de veces más pequeños que un metro.

Los nanomateriales que se combinan con la nanocelulosa son nanopartículas metálicas de metales nobles tales como la plata o el oro. También utilizan quantum dots, nanocristales semiconductores con propiedades fotoluminiscentes que cuando son iluminados con la longitud de onda, generalmente responden con una longitud de onda de energía más baja y, por lo tanto, distinta.

La nanocelulosa en acción

El objetivo de la aplicación tecnológica y médica de este nanomaterial es la simplificación de novedosos dispositivos y métodos de medición que tengan la facilidad de detectar una variedad de fenómenos, por ejemplo, las proteínas relacionadas con el cáncer, sensores de pH, sensores de movimiento, biomarcadores de glucosa, detectores de frescura de alimentos naturales y cárnicos, detección de sustancias peligrosas como el cianuro o el amoníaco y el desarrollo de plataformas para amplificar técnicas electroscópicas.

nano30jun17-3El objetivo de Eden Morales y sus colegas es elaborar dispositivos de uso sencillo para que, al comercializarlos, la gente los pueda aplicar en la piel y detectar algún parámetro que sea de su interés.

“La idea es hacer dispositivos que sean de nanopapel y que puedan ser aplicados fácilmente. De hecho, también tenemos cubetas ópticas, tenemos microplacas para leer pequeñas cantidades de analitos que sean ópticamente activos y sobre todo que sean muy fáciles de utilizar. También buscamos que sean integrables a tecnologías preexistentes para que sean compatibles”, declaró Eden Morales.

El grafeno es una sustancia con múltiples funciones que está compuesta por una monocapa de carbono. Eden Morales ha investigado este material y su incorporación a los biosensores durante largo tiempo, por lo que ahora se dispone a combinar las cualidades ópticas de la nanocelulosa y las cualidades ópticas que tiene el grafeno al desactivar la fluorescencia para generar nuevas herramientas en dispositivos y biosensores.

Un nanomaterial ecosustentable

La nanocelulosa es sumamente valiosa para este tipo de aplicaciones y, según Eden Morales, es muy probable que en un futuro reemplace al plástico y al vidrio debido a sus propiedades biodegradables. Este nanomaterial es totalmente noble en oposición con el plástico, que representa un grave problema en el impacto ambiental. Las fibras de la nanocelulosa bacteriana tienen un diámetro de cincuenta nanómetros, por lo que entre sus propiedades se cuenta la plasticidad.

El nanomaterial en cuestión resiste altas temperaturas, es un material transparente, flexible, muy fácil de modificar químicamente, se puede trabajar también en suspensión, tiene baja densidad, alta porosidad y es biocompatible. Todo eso sin generar residuos contaminantes en lo absoluto.

nano30jun17-4“Lo que urge es generar técnicas de fabricación que sean escalables y amigables con el medio ambiente. Esto es urgente porque la nanocelulosa bacteriana se puede generar de manera relativamente sencilla en los laboratorios pero creo que hace falta una iniciativa pública para hacer esto mucho más escalable y que el material tenga mayor expansión”.

El carácter biocompatible de la nanocelulosa la ha popularizado en otros sectores y campos incluyendo la ingeniería, la optoelectrónica, la medicina, la industria alimenticia, cosmética y el diseño de moda; además de ser muy asequible por los bajos costos que implica su producción y extracción.

En países como Tailanda, es conocida como "nata de coco" y se ingiere en estado puro. También en la industria cosmética se utiliza en forma de crema, hidrogel o tratamiento de regeneración celular. Incluso, afirma Eden Morales, hay diseñadores que están produciendo ropa con fibras textiles reciclables y biodegradables.

La investigación práctica en torno a este material se encuentra en proceso de desarrollo. Aun así, los proyectos de innovación tecnológica y científica que se están perfeccionando en el CIO a cargo de Eden Morales Narváez, y en otras latitudes Hamed Golmohammadi, Tina Naghdi y Arben Merkoçi, trasgreden las fronteras mecánicas, ópticas, térmicas y fisicoquímicas por las que navega esta investigación. La nanocelulosa, “el material del futuro”, marcará un progreso patente en el desarrollo de la ciencia en México.

Contacto 1: Dr. Eden Morales Narváez.- Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

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  • Ofrece servicios tecnológicos y de formación de recursos humanos de alto nivel

Guadalajara, Jalisco.- 25 de junio de 2017.- (aguzados.com).- El Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej) ofrece a la industria servicios tecnológicos y de formación de recursos humanos de alto nivel para promover la competitividad de los sectores agrícola, alimentación, salud y medio ambiente a través de cinco líneas de investigación.

ciatej25jun17-1Una de estas líneas es biotecnología industrial (BI), área enfocada en la generación de conocimiento para encontrar soluciones biotecnológicas para el desarrollo sustentable de bioprocesos transferibles al sector productivo.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Juan Carlos Mateos Díaz, director de BI, comentó que el grupo que lidera se orienta al desarrollo de productos y servicios en sectores clave de la industria agroalimentaria, tales como el diseño y aplicación de biocatalizadores para la obtención de compuestos bioactivos y metabolitos de interés comercial, la obtención de productos de alto valor agregado por biotransformación y la implementación de métodos rápidos de búsqueda y selección de enzimas, entre otros.

Dr. Juan Carlos Mateos Díaz

Ingeniero químico de la Universidad de Guadalajara, cuenta con maestría y doctorado en química molecular y moléculas bioactivas, cursados en la Universidad de Aix-Marsella, Francia. Desde 2006 se integró como investigador al área de Biotecnología Industrial del Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej), misma de la cual es responsable desde 2016. Su principal línea de investigación es el aislamiento de cepas microbianas productoras de lipasas y esterasas, buscando aplicarlas en la obtención y modificación enzimática de compuestos bioactivos de alto valor agregado. Miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores(SNI).

ciatej25jun17-2Esta área se creó en 2009 y desde 2014, se mudó a las instalaciones de la unidad Zapopan, donde cuenta con un área de oficinas y los laboratorios de fermentaciones, biocatálisis, biología molecular y una planta piloto.

“Contamos con instalaciones confiables para llevar a cabo pruebas de concepto, disminuyendo la incertidumbre e incrementando la confianza de nuestros clientes y, por tanto, el número de proyectos per cápita”, comentó el investigador.

Acorde con el doctor Mateos Díaz, durante 2016 se desarrollaron 36 proyectos y 20 servicios tecnológicos, para los cuales se recibieron más de 33 millones de pesos de fondos de distintas instancias de gobierno, mayoritariamente del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) a través de sus diferentes convocatorias.

Estos proyectos se refirieron a la optimización de bioprocesos en la industria alimentaria, la búsqueda y creación de fuentes alternas de energía y el incremento en la competitividad de las empresas del sector industrial, entre otros.

“En la unidad de Biotecnología Industrial afortunadamente tenemos un impacto regional muy interesante, sobre todo con la parte de transformación de la industria tequilera. Pero el alcance que tenemos no es limitado: sí se enfoca mucho en la región, pero a nivel nacional tenemos presencia casi en todos los estados”, señaló el investigador.

Coincidió en ello el doctor Inocencio Higuera Ciapara, director general de Ciatej, quien destacó la participación de la institución —a través del grupo de BI— en tres clústeres del Centro Mexicano de Innovación en Bioenergía (Cemie-Bio), dedicados a la generación de alternativas viables para producir bioturbosina, bioalcoholes y biodiesel.

“El clúster de biodiesel es dirigido por el Ciatej y corresponde a una inversión de más de 90 millones de pesos”, comentó el doctor Higuera Ciapara.

Como resultado de esta participación, se prevé integrar una biorrefinería que aproveche los residuos generados por la cadena agave-tequila, además de la elaboración de lineamientos que establezcan parámetros y especificaciones técnicas y de calidad de productos bioenergéticos del país.

Biotecnología industrial comprende tres principales sublíneas de investigación: diseño y optimización de procesos microbiológicos y fermentativos; diseño, optimización y aplicación de biocatalizadores, y biología sintética, esta última en vías de consolidación.

Diseño y optimización de procesos microbiológicos y fermentativos

En esta sublínea se trabaja en la mejora de procesos de producción de bebidas fermentadas y destiladas, como el mezcal y el tequila. En general, los trabajos se enfocan en la estandarización y mejoramiento de la calidad del producto mediante la implementación del proceso y el mejor aprovechamiento de la materia prima.

ciatej25jun17-3Esta es una de las áreas que más impacto ha tenido en la región, al ser un constante proveedor de servicios para la industria tequilera. Las principales tareas de los investigadores dedicados a esta sublínea se refieren a la identificación de microorganismos, al monitoreo, simulación y control de bioprocesos y al estudio de fermentaciones no convencionales y sus derivados.

Bebidas fermentadas y destiladas y la producción de metabolitos para la creación de pigmentos, inhibidores de lipasas, biofungicidas y bioinsecticidas son otros ejemplos del trabajo de este grupo.

Diseño, optimización y aplicación de biocatalizadores

Los proyectos de esta sublínea se refieren a la obtención y uso de sustancias biológicas que ayuden a un mejor aprovechamiento de residuos para crear productos de alto valor agregado, como enzimas o metabolitos. Residuos de papaya, café, cáscara de mango y bagazo de agave son algunos ejemplos con los que han experimentado los investigadores.

Un ejemplo del trabajo realizado es la propuesta de nuevas tecnologías para incrementar el valor agregado de productos de la Unión Nacional de Cañeros para generar fructanos.

Biología sintética

En 2016, se creó esta sublínea de investigación, aprovechando las áreas de especialización de los investigadores de Biotecnología Industrial.

“El grupo de BI tiene la madurez para incursionar en investigación de punta como biología sintética, lo que nos permitirá atender problemas de mayor impacto de manera oportuna”, afirmó el doctor Juan Carlos Mateos.

Se pretende que a través de esta sublínea se logren atender problemas nacionales basados en técnicas que al mediano plazo permitirán la creación de microorganismos como biofábricas de aplicación industrial, así como a través del análisis funcional de genomas, transcriptomas, proteomas, metabolomas y flujomas, y técnicas de simulación y modelamiento in silico.

Otras áreas que se pueden ver beneficiadas por la biología sintética son los biocombustibles, las ciencias computacionales, los biomateriales y la medicina, tanto en el diagnóstico como en la terapia a través de la creación de drogas y vacunas.

Recursos humanos

ciatej25jun17-4El área de BI se compone de 14 investigadores, de los cuales 11 pertenecen al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) en niveles I y II; asimismo se conforma por un técnico y un asistente administrativo.

En cuanto a la productividad del cuerpo de investigación, tan solo en 2016 se generaron ocho solicitudes de patente, un derecho de autor, 24 publicaciones arbitradas y se graduaron 11 estudiantes de maestría y doctorado, de los cuales nueve de posgrados propios del Ciatej.

Al respecto, el doctor Mateos Díaz consideró una de las fortalezas del área la formación de recursos humanos, donde es constante el intercambio de catedráticos y estudiantes a países como Francia, Brasil y España.

“Una de las fortalezas del área son las relaciones a nivel nacional y sobre todo internacional en términos de formación de recursos humanos. Los proyectos internacionales son más de corte académico y los nacionales más a la industria” dijo.

Según comentó el director de BI, la proyección para el año en curso es que el área a su cargo pueda hacer uso de alrededor de 20 millones de pesos provenientes de distintos fondos, los cuales se aprovecharían en 28 proyectos. Asimismo, se buscará superar la marca de 2016 con 27 publicaciones arbitradas y hacer cinco solicitudes de patente.

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  • Se encontró que prolonga la vida en anaqueles de diversos productos alimenticios

Saltillo, Coahuila.- 30 de mayo de 2017.- (aguzados.com).- Científicos del Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos (DCTA) de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) desarrollan un recubrimiento natural o biopelícula comestible a partir del mucílago de la semilla de chía, para prolongar la vida de anaquel de diversos tipos de alimentos.

chia30may17a“Para prolongar la vida de anaquel de los alimentos, una alternativa consiste en formular un recubrimiento que pueda colocarse en estos y evite que se deterioren rápidamente por la presencia del oxígeno del aire, la absorción o pérdida de humedad, el ataque de microorganismos, etcétera. Los alimentos protegidos pueden ser de origen animal o vegetal y la formulación del recubrimiento dependerá de la naturaleza de estos”, explicó la doctora Dolores Gabriela Martínez Vázquez, profesora investigadora del Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la UAAAN.

chia30may17bLa científica agregó que la chía, específicamente, es una semilla que se puede aprovechar al 100 por ciento, tanto su aceite como el recubrimiento que tiene en el exterior, que al hidratarse forma un mucílago hecho principalmente por polisacáridos. Además, cuenta con una serie de propiedades benéficas para la salud, entre las que se pueden mencionar su elevado contenido de proteína y aceite comparado con otras semillas, así como su alto contenido de ácido linolénico omega 3, propiedades antioxidantes, fibra soluble y dietética, además de contener minerales como calcio, potasio, hierro, magnesio, zinc, entre otros.

“Uno de los componentes principales de los recubrimientos comestibles es la presencia de una matriz polimérica, ahí es donde se aprovecha el biopolímero de la chía, comúnmente conocido como mucílago”.

Un biopolímero antimicrobiano

La investigadora Martínez Vázquez comentó que al agregarse algunos aditivos y otros elementos se genera un recubrimiento que actúa como barrera contra el flujo de gases nocivos, pérdida de aroma y otras propiedades nutrimentales del alimento.

“Además del biopolímero, se requiere la presencia de un plastificante que le proporcionará flexibilidad al recubrimiento, una matriz lipídica para controlar el paso del vapor de agua hacia el interior o exterior del alimento; además pueden adicionarse sustancias antimicrobianas que prolonguen su vida útil. Todo lo anterior debe ser logrado sin modificar su apariencia física, es decir, deberá seguir siendo atractivo para el consumidor desde el punto de vista sensorial”.

Actualmente, el proyecto de formulación y caracterización de los recubrimientos está siendo desarrollando en vinculación con la iniciativa privada y con otras instituciones como son el Instituto Politécnico Nacional (IPN) y el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA).

“Estamos trabajando, por un lado, en colaboración con centros de investigación como lo son el Centro de Productos Bióticos (Ceprobi) del Instituto Politécnico Nacional y con el CIQA para formular y caracterizar los recubrimientos, así como con una empresa local ubicada en el Parque Industrial de Ramos Arizpe, con quienes estamos colaborando para la obtención de extractos naturales mediante tecnologías alternativas, que podrán ser utilizados como aditivos”, señaló la especialista.

En cuanto al desarrollo de la investigación, la doctora Martínez Vázquez destacó que continúan analizando formulaciones con mezclas de biopolímeros para optimizar el proyecto.

chia30may17c“La finalidad es obtener mejores propiedades fisicoquímicas a las que presentan los biopolímeros de manera individual, de esta forma es posible definir un uso específico del recubrimiento dependiendo de su composición y sus propiedades. Incluso se pueden agregar algunos iones en biopolímeros de naturaleza polielectrolítica que faciliten la movilidad a las cadenas de macromoléculas y sean capaces de formar micro o nanoencapsulados con aplicaciones específicas”.

Hasta el momento, los estudios se han realizado a nivel laboratorio; sin embargo, los científicos esperan llegar a un escalamiento y transferencia de tecnología hacia el sector productivo para el beneficio de los consumidores.

“Se han estado haciendo estudios a nivel laboratorio, pero la idea es aprovecharlos a nivel industrial y también con los productores, ofrecer estos recubrimientos como una alternativa para prolongar la vida útil de sus productos alimenticios durante el proceso de transporte y almacenamiento, tanto en la empresa como en los anaqueles de las tiendas y hasta en el hogar”, señaló la investigadora Martínez Vázquez.

chia30may17dRespecto al futuro del proyecto, la científica mencionó que buscarán innovar en otros aspectos relacionados con este tipo de biopelículas.

“En este tipo de recubrimientos, la finalidad es innovar en torno a las formulaciones de micro o nanoencapsulados que permitan conservar las propiedades de sustancias activas y que, en un momento dado, sean utilizados tanto como alimentos funcionales como suplementos alimenticios”, finalizó la doctora.

Contacto 1: Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la UAAAN.- www.dcta-uaaan.mx Teléfono 01 (844) 411 0200 extensión 2009

Dra. Dolores Gabriela Martínez Vázquez.- Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

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  • No genera desechos peligrosos y no hay contacto con la piel, la ciencia médica se moderniza

Tonantzintla, Puebla.- 7 de junio de 2017.- (aguzados.com).- El doctor Rubén Ramos García, investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), en trabajo conjunto con un equipo de colegas y estudiantes, desarrolló el prototipo de un dispositivo con tecnología láser, que permitiría inyectar líquidos en pacientes sin causarles dolor alguno, porque no requiere aguja.

doctor7jun17aEn entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Rubén Ramos García explicó que este proyecto consiste, en términos simples, en generar chorros líquidos de altas velocidades por láser mediante un proceso llamado termocavitación y dirigirlos hacia la piel para perforarla.

“Estamos interesados en este proyecto porque los desechos médicos, sobre todo agujas, representan un serio problema de salud pública. Los casos de piquetes accidentales de trabajadores de salud los exponen a múltiples enfermedades como hepatitis, VIH, entre otras”, explicó el doctor Ramos García.

De acuerdo con las cifras disponibles generadas por la Secretaría de Salud, tan solo en la primera Semana Nacional de Vacunación de 2015 se aplicaron en el país cerca de 10 millones de dosis de una sola vacuna. En el caso del dispositivo sin aguja, su costo es más elevado que una jeringa; sin embargo, es menor al gasto erogado por 10 millones de agujas, además de que no genera desechos peligrosos y no hay contacto con la piel.

“La idea es producir un dispositivo que pueda reemplazar las inyecciones intramusculares, con la ventaja de que no habría contacto físico entre el dispositivo y el paciente y, por lo tanto, no existiría el riesgo de contaminación ni tampoco dolor, ya que el tamaño del chorro reduce el riesgo de afectar nervios”.

¿Cómo funciona?

Sobre su funcionamiento, el doctor Ramos García explicó que el prototipo contempla el diseño de un dispositivo microfluídico que se divide en dos partes: uno es la cámara donde se produce una burbuja, y la otra es el canal, por donde sale expulsado el líquido o medicamento.

doctor7jun17b"La clave para generar los chorros de alta velocidad consiste en calentar el agua muy rápido sin que llegue a hervir. La temperatura límite para calentar el líquido es de aproximadamente 300 grados Celsius. Al llegar a esta temperatura, el líquido sufre una transición de fase explosiva, es decir, cambia de líquido a vapor, generando una burbuja que se expande y colapsa en tan solo 300 microsegundos. La expansión de la burbuja desplaza el líquido empujándolo a través del canal. El diseño del canal permite aumentar la velocidad del líquido hasta unos 100 metros por segundo, una velocidad suficientemente rápida como para poder romper la piel", detalla el doctor Ramos García.

Hasta ahora, el prototipo ha sido probado en maniquíes que simulan la piel humana. El chorro ha penetrado hasta dos milímetros dentro del tejido cutáneo, pero si se aumenta la velocidad del chorro, explica el doctor Ramos García, se puede incrementar la longitud de penetración.

“Las pruebas se han hecho con un solo disparo con un chorro de 100 micras por dos milímetros aproximadamente”.

Su vida útil

El tiempo de vida útil de este dispositivo está determinado por la duración del láser, con un tiempo de utilidad promedio de 20 mil horas de uso continuo, es decir, 2.2 años de uso reiterado, que se pueden traducir en cinco a seis años de vida útil.

Sobre su costo, el doctor Ramos García, quien además dirige el Laboratorio de Biofotónica en el INAOE, aclaró que al tratarse de un prototipo su precio es elevado, alrededor de dos mil dólares, siendo el láser la componente de mayor costo; sin embargo, el especialista advirtió que si se fabrica a gran escala, los precios bajarían considerablemente. Asimismo, se planea un versión del prototipo con un láser de fibra —del grosor de un cabello— para obtener un modelo más compacto, eficiente y económico.

Cuatro mil disparos por segundo

Para este año, el grupo de investigadores liderados por el doctor Ramos García esperan realizar pruebas de este dispositivo en ratas y piel de cerdo, ya que las inyecciones han demostrado su eficacia solo en maniquíes con piel que tiene propiedades mecánicas semejantes a la del ser humano.

doctor7jun17c"Nos falta también estudiar cómo la viscosidad del líquido afecta la velocidad y penetración del chorro. Si el líquido es muy viscoso, la velocidad con que va a salir el chorro es menor por la fricción con las paredes. Hay sistemas comerciales de agujas que usan aire a presión o resortes, pero el problema es que solo producen un disparo a la vez. Con nuestro sistema podemos producir hasta cuatro mil disparos por segundo”.

En cuanto a la distancia entre el dispositivo y la piel del paciente para aplicar la inyección sin aguja, esta puede ser de solo unos cuantos milímetros ya que al momento del impacto del chorro en la piel no se producen salpicaduras.

Las dosis que se pueden entregar con el prototipo son de 600 microlitros por disparo; sin embargo, puede producir hasta cuatro mil disparos en un segundo.

“Aún tenemos que evaluar aspectos prácticos como la profundidad de penetración. Tenemos que trabajar en un diseño para separar térmicamente el líquido donde se produce la cavitación con la sustancia activa. Sin duda que todavía hay retos por delante antes de producir un dispositivo operacional en campo, pero ese es nuestro reto”.

Contacto 1: Dr. Rubén Ramos García.- Profesor e investigador del INAOE.- Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. Teléfono 01 (222) 266 3100 ext. 2214

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  • Biocombustible de segunda generación a partir de residuos de agave desarrollado por científicos mexicanos

Saltillo, Coahuila.- 30 de mayo de 2017.- (aguzados.com).- Con el objetivo de desarrollar un biocombustible de segunda generación a partir de residuos de agave, científicos del Departamento de Biotecnología en la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) desarrollaron tecnología para la generación de etanol carburante como alternativa energética para el país.

etanol30may17-1Ante los aumentos en los precios de combustible fósil, el etanol carburante se convierte en una opción viable, ecológica, económica y de alto rendimiento para el autotransporte y la movilidad en México.

El proyecto de producción de bioetanol inició en 2012, a partir de un proyecto financiado por el fondo sectorial Sagarpa-Conacyt, se desarrolló tecnología para la producción de etanol carburante a partir de un insumo que se deriva de una especie de agave silvestre que crece en toda la región noreste de México, conocido como lechuguilla (Agave lechuguilla).

A principios de 2015, derivado de la experiencia que habían adquirido, los científicos de la Uadec se vincularon con la empresa Comercializadora de Productos de Transformación Ecológica S.A de C.V. (Fuel Flex México).

etanol30may17-2“Iniciamos un proyecto de vinculación con la empresa con el propósito de desarrollar tecnología de producción de etanol carburante a escala laboratorio, a partir de bagazo de Agave tequilana. El bagazo es un residuo que se genera en grandes cantidades durante el proceso de elaboración de la bebida alcohólica conocida como tequila. En este proyecto, decidimos aprovechar este residuo para generar alcohol o etanol de segunda generación”, detalló el doctor Leopoldo Javier Ríos González, profesor investigador del Departamento de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec.

A pesar que el proyecto se ha desarrollado a partir de diversos tipos de plantas, todas sus variantes son enfocadas hacia la producción de bioetanol carburante.

“Actualmente estos residuos no están siendo aprovechados o son utilizados con otra finalidad, no para la producción de un biocombustible como el bioetanol”, comentó el doctor José Antonio Rodríguez de la Garza, profesor investigador del Departamento de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec.

Tres etapas de producción

Durante 2015 fue desarrollado el proceso a escala laboratorio, con base en tres principales etapas para la producción de etanol de segunda generación, es decir, a partir de residuos de la agroindustria.

etanol30may17-3La primera etapa es el pretratamiento hidrotérmico, también conocido como autohidrólisis, seguido de una segunda etapa de sacarificación enzimática o hidrólisis enzimática que tiene como objetivo hidrolizar la celulosa y obtener los azúcares. En la tercera etapa, los azúcares son fermentados y convertidos a etanol y, posteriormente, el etanol es concentrado y deshidratado hasta un grado de pureza por arriba de 99.5 por ciento, que es el nivel de pureza que se requiere para poder ser utilizado en vehículos de combustión interna. Esta investigación fue financiada a través del Programa de Estímulos a la Innovación (PEI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y fue concluida de forma satisfactoria.

En el año 2016, este mismo programa, a través de Conacyt, aprobó la continuación de una segunda etapa del proyecto para desarrollar bioetanol a escala piloto, y acaba de concluir satisfactoriamente.

“Este nuevo proyecto consistió en desarrollar, a escala piloto, el proceso de producción de etanol a base de este insumo que se genera en grandes cantidades en toda la región donde se produce tequila y lugares de denominación de origen como: Jalisco, Michoacán, Nayarit, Tamaulipas, Guanajuato”, puntualizó el científico Ríos González.

Beneficios y aplicación

La aplicación de etanol como combustible tiene una serie de beneficios que pueden englobarse en cuatro principales: usar bioetanol es más económico, actualmente a través de la empresa Fuel Flex México el precio por litro es de $14.00 pesos, a diferencia del precio actual de gasolina que promedia 16.00 pesos por litro en la mayor parte del país.

Otro aspecto que representa una ventaja es la compatibilidad del combustible con los automóviles convencionales. La mayoría de los autos que son fabricados o forman parte del parque vehicular del país puede soportar o utilizar etanol en una mezcla con gasolina desde 30 hasta 50 por ciento de etanol, dependiendo el tipo de vehículo.

“Hay vehículos que tienen en la parte trasera una placa que especifica flex fuel, esos vehículos toleran una cantidad de etanol a una mezcla de 85 por ciento. Es decir, 85 por ciento de etanol y 15 por ciento de gasolina. Sin embargo, los autos convencionales de nuestro país pueden ser modificados para que sean utilizados con hasta con un 100 por ciento”, indicó el especialista Ríos González.

El octanaje representa otro beneficio para el usuario de etanol. El uso de etanol brinda un mayor octanaje, ya que este biocombustible tiene entre 110 y 120 de octanaje comparado con la gasolina Premium, que tiene alrededor de 89.

Finalmente, otra ventaja importante que beneficia al usuario es la capacidad del etanol como combustible ecológico, ya que las emisiones de gases de efecto invernadero se disminuyen con el uso de este combustible en comparación con la gasolina fósil.

“Se han hecho estudios a través de la Secretaría de Medio Ambiente del estado de Jalisco y la empresa Fuel Flex en el funcionamiento de vehículos con etanol. Se ha comprobado y certificado que se disminuye entre 30 y 40 por ciento la emisión de gases en comparación con la quema de gasolina”, enfatizó el doctor Ríos González.

etanol30may17-4En 2016, la segunda etapa del proyecto, autorizada por Conacyt, consistió en llevar a cabo el proceso de producción de bioetanol a nivel piloto; con este escalamiento se obtuvo alcohol derivado del insumo de agave a mayor volumen.

Respecto a esta etapa, el investigador Rodríguez de la Garza mencionó que la generación de tecnología impacta directamente a la sociedad mexicana, particularmente en pequeñas comunidades rurales. Por otra parte, este tipo de trabajos propicia la formación de recursos humanos, estudiantes de maestría y doctorado, altamente especializados en bioprocesos, enfocados en la producción de biocombustibles.

“Es importante el desarrollo de un proceso perfectamente adaptado a las condiciones específicas de nuestro país, sin necesidad de estar importando tecnologías extranjeras que fueron desarrolladas para las problemáticas de otros lugares”, comentó el científico.

Este proyecto también desarrolló una vinculación con la misma empresa, Fuel Flex México y con la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), a través de la Facultad de Ingeniería Química, bajo la responsabilidad técnica del doctor Agustín Castro Montoya.

“Se llevaron a cabo estudios de simulación del proceso, de evaluación económica y estudios de impacto ambiental del proceso de producción que desarrollamos a partir de este procedimiento. Hasta el momento es lo que se ha desarrollado”, agregó el investigador Ríos González.

Implementación a futuro

A futuro, en el corto plazo, los científicos participantes en el proyecto buscarán implementar el etanol en el parque vehicular de la Uadec, incluso uno de los investigadores lo utiliza para su propio automóvil.

“Actualmente el proyecto tiene como objetivo llevar este proceso a una escala industrial, es decir, producir una cantidad importante de este biocombustible con la finalidad de que pueda ser, de forma inicial, empleado por el parque vehicular de la Universidad Autónoma de Coahuila, para que el etanol sea el estandarte de la región y una muestra de que los biocombustibles tienen un futuro promisorio en el país y a nivel mundial”, añadió el doctor Rodríguez de la Garza.

etanol30may17-5Además de esta implementación en la universidad, los investigadores buscarán una transferencia hacia el sector agrícola.

“Lo ideal sería la transferencia tecnológica a pequeños o grandes productores para que este biocombustible pueda ser generado, no solo a partir de agave, sino de cualquier residuo lignocelulósico”, indicó el especialista Rodríguez de la Garza.

Los investigadores buscan que la institución se convierta en un ejemplo a nivel nacional y contribuir a fomentar la cultura del uso de biocombustibles.

“El propósito es que seamos ejemplo hacia otros sectores, ser la primera universidad en la que nuestros vehículos funcionen con un combustible ecológico, renovable, más económico y propiciar que este tipo de proyectos sea imitado por otros sectores como el gobierno del estado y municipal”, concretó el doctor Ríos González.

Para finalizar, el científico Leopoldo Ríos González destacó cómo el proyecto creció a partir de su origen en el laboratorio hasta convertirse en una realidad y hace un llamado a los usuarios de autotransporte a confiar en biocombustibles como el etanol.

“Actualmente lo estamos viendo como una realidad, lo digo porque yo, como usuario de este tipo de combustibles, he visto los beneficios, tengo la necesidad de poder transmitir las ventajas que tiene este tipo de combustible. La idea de la difusión de esto es que la gente que desconoce del tema o que conoce poco del mismo se quite ese prejuicio que tiene hacia el uso de los biocombustibles, esa es la idea, que se certifique, se convenza que el uso de etanol es benéfico”.

Contacto 1: Dr. Leopoldo Javier Ríos González.- Departamento de Biotecnología de la FCQ, Uadec.- www.quimicas.uadec.mx y Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. Teléfono 01 (844) 416 9213 y 415 5752

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