Israel Pérez Valencia/ Santiago de Querétaro, Querétaro/Agencia Informativa Conacyt.- Investigadores de la Facultad de Química de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ) desarrollan proyectos de investigación enfocados en la producción de pellets —o material aglomerado— para la generación de biocombustible a partir de la paja del frijol (Phaseolus vulgaris) y el arroz (Oryza sativa).
El proyecto es desarrollado por el grupo de Procesos Sustentables de Producción de Bioenergéticos de la Facultad de Química de la UAQ encabezado por la profesora investigadora y jefa de la División de Investigación y Posgrado, Claudia Gutiérrez Antonio, así como los estudiantes de la maestría en ciencias de la energía, Inés Ríos Badrán y Daniel Trejo Zamudio.
Al respecto, Claudia Gutiérrez Antonio explicó que en México, y a nivel mundial, se tiene el problema de contaminación por los residuos agroindustriales que va de la mano con el incremento de la población, por lo que tanto la producción de alimentos como de nuevas opciones de energía deberán incrementarse en los próximos años.
“Detrás de una botella de jugo o néctar que consumimos habitualmente, hay una gran cantidad de cáscaras y semillas que se genera para poder llegar a tener ese producto y todos estos residuos, en la mayoría de los casos, no son aprovechados y representan un serio problema de contaminación. Parte del enfoque que desarrollamos en el grupo es aprovechar esos residuos —que son un problema de contaminación— para darles un valor agregado y transformarlos en distintos productos”, indicó.
Gutiérrez Antonio, quien pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) con nivel I del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), aseguró que en estos proyectos se toma como materia prima la biomasa residual, tanto del agroprocesamiento como los mismos residuos que quedan al momento de realizar el cultivo de alguna especie para la obtención de biocombustibles sólidos.
“Lo que utilizamos son los residuos que quedan en los campos y que actualmente no tienen un uso agropecuario o comercial pero que representan un serio problema de contaminación. Obviamente, por el estado físico en el que se encuentran, pueden quemarse como si fueran leña para poder generar tanto energía calorífica como eléctrica, y parte de la investigación que desarrollamos aquí es justamente encontrar en qué condiciones debe estar esa biomasa para que esto nos pueda proporcionar la mayor cantidad de energía posible”, detalló.
La profesora investigadora de la Facultad de Química de la UAQ subrayó que a la par de estas investigaciones, se estudian los posibles usos de las cenizas producidas tras la combustión de estos materiales.
“Como resultado de esta quema pues siempre van a quedar algunas cenizas. También estamos trabajando para buscar aplicaciones en energía para ellas; a lo mejor tienen alto contenido de algún metal en particular que puede utilizarse para otros fines, como base para catalizadores, tratamiento de aguas residuales, entre muchas otras aplicaciones. La idea es tomar esos residuos, resolver problemas de contaminación y generar una fuente de energía renovable, porque al final esto proviene de los mismos cultivos energéticos y de la biomasa”, resaltó.
Pellets con residuos de arroz
Como parte de los trabajos desarrollados por el grupo de Procesos Sustentables de Producción de Bioenergéticos de la Facultad de Química de la UAQ, la estudiante de la maestría en ciencias de la energía, Inés Ríos Badrán, desarrolla un proyecto para la producción de pellets, utilizando cascarilla de arroz.
“La cascarilla de arroz es un residuo agroindustrial que no tiene ningún uso, solamente es quemada y se deja en los campos para que sirva de abono o para los procesos de secamiento del arroz. Entonces tenemos un gran potencial, ya que la cascarilla no la consumen ni humanos ni animales y, además, si se tira al agua flota porque tiene un alto contenido de silicio (Si)”, explicó.
De acuerdo con el Panorama Agroalimentario Frijol 2016 de los Fideicomisos Instituidos en Relación con la Agricultura (FIRA), en el año agrícola 2015 se cosecharon 1.56 millones de hectáreas de frijol, que ocupa la cuarta posición en importancia por la superficie después del maíz, pastos y sorgo. La Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa) reportó que la producción de arroz en el país se incrementará a 350 mil toneladas para el 2018, lo que representa 350 mil toneladas de este cereal.
Ríos Badrán resaltó que la mayoría de los países latinoamericanos son grandes productores de arroz, por lo que este proyecto representa gran oportunidad de utilizar los desechos agroindustriales que se generan.
“Empezamos con la caracterización de la materia prima. La cascarilla de arroz ya ha sido estudiada como tal, se han hecho los estudios elementales que son de química, física y el poder calorífico, es decir, la cantidad de energía que posee, pero hasta el momento no se habían elaborado pellets”, explicó.
La estudiante de la maestría en ciencias de la energía abundó que esta iniciativa contempla a las comunidades que usan estufas de leña e incluso las industrias ladrilleras que llegan a utilizar llantas para sus procesos de quemado.
“Es muy innovador; las materias primas que se suelen utilizar para la fabricación de los pellets son aquellas con un alto contenido de lignocelulósicos como el maíz (Zea mays), frijol, e incluso la mata seca del jitomate (Solanum lycopersicum), todos los cultivos herbáceos, la viruta, el aserrín, pasto y la corteza de los árboles. Después, un previo procesamiento físico para el secado ideal porque la humedad es importante; hay normas que exigen un máximo de 10 por ciento de humedad para que el pellet tenga un buen poder calorífico”, explicó.
Proyecto de pellets elaborados con paja de frijol
Derivado del importante consumo de frijol a nivel nacional y los residuos de tallo, hoja y la vaina que genera tras su cosecha, el estudiante de la maestría en ciencias de la energía, Daniel Trejo Zamudio, desarrolla un proyecto para la producción de pellets con esos insumos que, en la actualidad, son utilizados para abono, a pesar de que no brinda muchos nutrientes a los suelos porque se ha observado que generan dióxido de carbono (CO2).
“Este residuo no tiene otros usos, como la hoja de maíz que se utiliza para tamales o artesanías. Los desechos de frijol se suelen utilizar también para el ganado, pero se ha encontrado que esta paja no tiene grandes cantidades de proteína. Por ello, el objetivo de la investigación es aumentar la densidad energética de esta paja. Como parte del proyecto buscamos encontrar las condiciones más óptimas para obtener máximo poder calorífico”, explicó.
Nuevas líneas de investigación
La jefa de la División de Investigación y Posgrado de la Facultad de Química de la UAQ, Claudia Gutiérrez Antonio, anunció que como parte de estas investigaciones, el grupo analiza también las condiciones en las que estos pellets puedan tener un máximo contenido de energía, así como la utilización de los residuos producidos tras su combustión.
“Mediante una colaboración que tenemos con la Universidad de Cardiff, del Reino Unido, analizamos la quema de estos pellets para poder determinar dos cosas: los gases de combustión que se generan, además del CO2, y la caracterización de la ceniza que queda. En el caso de la cascarilla de arroz, ya sabemos que tiene alto contenido de silicio, que puede ser utilizado para el desarrollo de materiales fotovoltaicos o inclusive para las aplicaciones de tratamiento de aguas, porque también puede funcionar como un absorbente”, detalló.
Otra de las líneas de investigación, de acuerdo con Gutiérrez Antonio, va en el sentido de explorar estos residuos y analizar si pudieran ser susceptibles de utilizarse en centrales carboeléctricas.
“Estos residuos, al momento de quemarlos, nos permitiría la generación de energía eléctrica, lo que representaría beneficios ambientales, al respecto tenemos una colaboración con la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo en una investigación a nivel teórico. Estamos haciendo el modelado de suministro a nivel nacional, es decir, cuántas centrales que generan energía eléctrica a partir de carbón hay en México, las capacidades que tienen”, finalizó.
