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Obtienen etanol de bacterias y residuos agroindustriales

UNAM scientists obtain ethanol from bacteria and agro-industrial residues
The fuel for vehicles is produced with a technology based on the use of Escherichia coli and Bacilus subtilis

Laura Romero

El combustible vehicular se produce con una tecnología basada en el uso de Escherichia coli y Bacillus subtilis
Científicos del Instituto de Biotecnología obtuvieron un combustible vehicular, etanol carburante, a partir de residuos agroindustriales –materia prima cuya utilización pueda tener grandes ventajas para el país y el medio ambiente– con ayuda de una tecnología basada en el uso de dos bacterias: Escherichia coli y Bacillus subtilis.

Alfredo Martínez Jiménez, de esa entidad universitaria, explicó que de los bagazos de caña y de agave, así como del rastrojo de maíz, se ha obtenido ese recurso. Sin embargo, reconoció que para que el proceso sea atractivo desde el punto de vista comercial se requiere de más investigación.

México, afirmó, es productor y exportador de petróleo y su economía depende de él, pero ese recurso se agotará. Considerando las reservas probadas ocurrirá en menos de nueve años, y debe tomarse en cuenta los impactos ambientales por el uso de hidrocarburos, advirtió el investigador del Departamento de Ingeniería Celular y Biocatálisis.

Ante ese panorama deben desarrollarse energías alternas para sustituir gradualmente el uso del llamado oro negro. En ese campo país está a tiempo y tiene la capacidad generar sus propias tecnologías. Es el objetivo, dijo el universitario.

El etanol carburante
Químicamente, el etanol carburante es el mismo que se ingiere en bebidas alcohólicas o el que se usa para curaciones. Tratado puede ser empleado como combustible, es decir destilándolo se llega a una alta concentración de alcohol que después se deshidrata hasta quedar puro.

Hay varias tecnologías para obtenerlo. Las de primera generación fueron utilizadas en países como Brasil y Estados Unidos, donde se aprovecha el almidón del maíz o la sacarosa de la caña y se convierte en glucosa (azúcar), fermentada por levaduras y convertida en etanol.

Desde hace 10 años en el Instituto de Biotecnología se trabaja en la utilización de los residuos agroindustriales, es decir, desechos como el bagazo de caña y avena, rastrojo de maíz, cascarilla de arroz y otros, como viruta y aserrín, papel y una serie de materiales de desperdicio –que contienen azúcares en forma de polímeros– que hay que convertir en fermentables.

Ese procedimiento aún está en estudio y requiere un gran aporte científico y tecnológico para lograr procesos eficientes en términos económicos, reiteró.

Una parte importante, alrededor de 40 por ciento de los azúcares que se obtienen de los residuos agroindustriales como los bagazos de caña y agave, así como el rastrojo de maíz, no pueden ser convertidos en etanol por las levaduras que se usan, precisó el maestro y doctor en Biotecnología por la UNAM.

Por ello, en el laboratorio de Alfredo Martínez se trabaja con Escherichia coli y Bacillus subtilis. Ambas bacterias generan etanol de manera natural, aunque en cantidades bajas; los universitarios las modifican para incrementar esa producción.

Se transforman con metodologías de ingeniería de vías metabólicas y se cambian las reacciones bioquímicas que ocurren dentro de la célula para convertir los azúcares en etanol.

Con lo logrado hasta ahora se ha obtenido un proceso cuyo costo, incluyendo la inversión en una fábrica y asumiendo los insumos, sería de cuatro pesos por litro de etanol carburante. El precio de la gasolina es de ocho pesos.

Sin embargo, se trabaja en la mejora del proceso, porque se pretende que el costo sea de alrededor de dos pesos el litro, para que con el avance tecnológico pueda amortizarse el alza económica de las materias.

No obstante, el contenido energético del etanol carburante es menor al de la gasolina. Si con un tanque de este hidrocarburo se recorren cien kilómetros, con uno del biocombustible sólo se viajan 70. Por eso se requeriría de un volumen adicional de producción de 30 por ciento.

Según evaluaciones, si se utilizaran todos los residuos agroindustriales –aunque hay problemas logísticos de recolección– se generarían cerca de 30 millones de litros diarios de ese alcohol. Alcanzaría para hacer mezclas de gasolina con etanol carburante que, además, permitiría eliminar el compuesto etil-terbutil-éter, que se usa como oxigenante en las gasolinas y que puede ser cancerígeno.

Otros biocombustibles
Los biocombustibles, explicó, se obtienen de material de origen biológico, principalmente de plantas. Pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Algunos ejemplos son la leña que se usa en zonas rurales o el biogas en estufas o vehículos.

Los líquidos requieren de una tecnología de transformación más complicada. Resultado de la conversión de aceites de plantas, por ejemplo de soya o maíz, se logra un producto con características en viscosidad y contenido calórico similares al petrodiesel: el biodiesel, que puede usarse en cualquier motor en mezclas que van del cinco al cien por ciento; puede sustituir por completo a ese derivado del petróleo.

Para México, sin embargo, ésa no es una opción atractiva, pues no somos autosuficientes en la producción de soya ni de maíz y tampoco de sus aceites derivados. Además, éstos son relativamente caros, 20 pesos el litro, mientras que el petrodiesel cuesta alrededor de cinco. Así, no conviene convertir esa materia en biodiesel por cuestiones económicas ni por estrategia de alimentación.

Ese esquema no funcionaría en el país, sino uno basado en productos no alimenticios. Por ello, hay investigaciones relativas a semillas oleaginosas que no se ingieren. Es el caso de la llamada higuerilla, de la que se obtiene el aceite de ricino. Varias instituciones, incluyendo la UNAM, plantan estos vegetales que tienen mayor rendimiento oleico por hectárea respecto de la soya o el maíz.

Otra ventaja importante de esas plantas estriba en que si bien México no tiene gran cantidad disponible de suelos cultivables, y por tanto no pueden usarse parcelas de producción de alimentos para generar biocombustibles, aquéllas pueden sembrarse en áreas desgastadas, áridas o semiáridas. Actualmente se evalúan sus características y es probable que el año entrante se obtenga biodiesel.

Además, en el Instituto de Biotecnología se estudian algas, microorganismos acuáticos de gran variedad que acumulan muchísimo aceite, hasta 50 ó 60 por ciento de su peso, y que podrían usarse para obtener biocombustible.

En el país, cada día se consumen 50 millones de litros de diesel. Tratar de abastecer ese mercado con biodiesel de esas plantas no sería viable. Las algas se reproducen en días y con mayor contenido de aceite que las plantas; sólo requieren agua y Sol.

El biodiesel ayuda a reducir la contaminación porque está libre de azufre. Además, permite capturar el dióxido de carbono y reciclarlo, sin aumentar el efecto invernadero ni contribuir al cambio climático. Según Martínez Jiménez, entrará antes que el etanol a México: el año entrante se verán algunas plantas de producción que aumentarán su número en forma considerable para 2010.

En el caso del etanol se espera que en cinco años haya procesadoras a partir de residuos agroindustriales con tecnologías de segunda generación, finalizó.

Artículo publicado en Gaceta UNAM, Número 4087, 31 de julio del 2008.

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