El lirio acuático, considerado plaga en los canales del área natural protegida (ANP) de Xochimilco, es una de las plantas con mejor reproducción y tasa de crecimiento, por lo cual se extiende rápidamente y forma tapetes o esteras constriñen las plantas nativas sumergidas y flotantes en los cuerpos de agua, disminuye la entrada de luz y merma el oxígeno disuelto en el agua. El método creado por este mexicano convierte esta planta en biocombustible.
Por Génesis Gatica Porcayo
Ciudad de México. 13 de enero de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el fin de disminuir la contaminación ambiental y al mismo tiempo contribuir a eliminar la plaga de lirio acuático —considerada como una de las más incontrolables por su alta capacidad de reproducción— el estudiante de 19 años José Alberto Espejel Pérez creó un método que convierte esta planta en biocombustible.
La intención de dicho descubrimiento es que en un futuro cercano este producto pueda utilizarse como una vía segura que sustituya los combustibles hechos a base de hidrocarburos y que además tenga una producción y alcance accesible para toda la población.
Actualmente el proyecto se encuentra con la patente en trámite y se espera que para el año 2020 pueda concluirse oficialmente.
Con la reciente aprobación y elogios por parte de los ganadores del Premio Nobel 2016 por exponer este proyecto en el Seminario Internacional Juvenil de Ciencia en Estocolmo, Suecia, el estudiante de la licenciatura en ingeniería ambiental de la Universidad La Salle contó para la Agencia Informativa Conacyt las razones e impresiones que esta investigación ha generado a nivel mundial.
Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿De qué trata este proyecto y cómo surgió la idea de materializarlo?
José Alberto Espejel Pérez (JAEP): Es acerca de la producción de bioetanol a partir de lirio acuático y la idea comenzó en la preparatoria, en el Centro Universitario México (CUM), gracias a una actividad extraescolar que se llama Jóvenes en la Investigación, en la que hay maestros que te asesoran en las áreas de biología, física, matemáticas, psicología y química.
Escogí el área de química y, con ayuda de mi maestra asesora, se llevó a cabo. Ella tiene inclinación por el estudio de los lirios; sin embargo, no había algún protocolo de este tipo.
Es así como iniciamos la investigación de manera básica y después surgieron las preguntas sobre cómo trataríamos el lirio: líquido, composta, en pilas de carbón, etcétera. Comenzamos a ver varias opciones y una de esas fue hacer bioetanol.
Después de concretar el manejo de la materia empezamos a revisar la bibliografía necesaria de los procesos actuales de revisión de etanol y así identificar los procesos que más se adecuaran al tratamiento del lirio.
AIC: ¿Podrías explicar en qué consiste el proceso de conversión?
JAEP: Todo empieza con la colecta de la planta y se trabaja de manera íntegra, después pasamos a molerla hasta producir una especie de jugo, que va a una fase de pretratamiento y consiste nada más en elevar la temperatura para deshacer la planta en su interior.
Posteriormente, pasa a una de las fases más importantes llamada hidrólisis y trata de agregar ácido —en este caso ácido sulfúrico (H2SO4)— a la mezcla para que funcione como catalizador y así con la molécula del agua, literalmente, se rompen todas las estructuras y cadenas de la planta, y para que esta mezcla no permanezca en niveles altos de acidez, se le agrega una base —hidróxido de sodio (NaOH)— para que de esta manera neutralice fuertemente.
El resultado de este proceso es la formación de una sal, además de que se queda la materia que no se pudo degradar con ninguno de los procesos anteriores de acidificación y neutralización de la mezcla, lo cual es completamente normal.
Se filtra la masa no degradada y sale una especie de lodo que es materia orgánica que resultó de la planta, además de un jarabe que es ya la concentración de azúcares en el que se encuentran la glucosa, fructosa, maltosa, etcétera, enfocándonos más en la glucosa en esta primera parte del proyecto.
El jarabe que resulta de este proceso se fermenta y se utiliza la levadura comercial Saccharomyces cerevisiae, mejor conocida como levadura de cerveza y que es muy utilizada en el mundo de la panadería.
Después de cinco días de fermentación destilamos la mezcla y de esta manera se obtiene el alcohol.
En la experimentación inicial era mucho pedir que saliera una sola gota de bioetanol, ahora ya sabemos que por cada kilo de lirio que se recolecta obtenemos veinte mililitros del producto.
AIC: ¿Cuáles son las aplicaciones prácticas que este proyecto podría tener?
JAEP: El proyecto en general tiene dos ejes: el primero es ocupar el lirio acuático para eliminar la plaga, ya que esta planta es considerada como tal y, de hecho, está catalogada como una de las diez plagas más agresivas del mundo, y es por su comportamiento invasivo y altos índices de reproducción que queríamos ayudar a todas las zonas infestadas como Xochimilco.
El segundo eje fue este proceso de obtención de etanol. En otros países ya se utiliza el alcohol a partir de la caña de azúcar, maíz y otros residuos aplicándolo en los autos como aditivos en la gasolina o aplicándolo directamente en el motor.
Si lo ves como mezcla, está reemplazando aditivos con contenido de plomo o compuestos de nitrógeno en su fórmula, los cuales perjudican la calidad del aire, y si se utiliza de manera íntegra, es mucho mejor ya que se reemplaza la gasolina en su totalidad.
AIC: Esta investigación te ha llevado a viajar por muchos lugares con el objetivo de exponer lo descubierto, ¿cómo ha sido el recibimiento de este trabajo?
JAEP: Ha sido muy bien recibido, utilizamos como primera vía de divulgación la ExpoCiencias Metropolitana que organiza el Instituto Politécnico Nacional (IPN) a través de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), unidad Culhuacán, y la Red Nacional de Actividades Juveniles en Ciencia y Tecnología.
En 2014, había participado con otros proyectos; en 2015, estuvimos en la etapa metropolitana, gané el primer lugar en mi categoría, así como el pase nacional, y para diciembre de 2015 viajé a Tampico, Tamaulipas, para las nacionales donde gané el primer lugar absoluto que me dio la oportunidad de participar en el Seminario Internacional Juvenil de Ciencia de Estocolmo en Suecia.
En ese seminario en Suecia participamos 25 chavos de 18 países y me tocó ser el único representante de México.
Durante la estancia en aquel país me sorprendió mucho el recibimiento del proyecto, ya que es conocido que ellos tienen un buen manejo de residuos y buena producción de etanol, por lo tanto, pensé que no les enseñaba nada nuevo.
Sin embargo, fue todo lo contrario, pues, en primer lugar, en Suecia no se producen estas plantas por tratarse de plaga de clima tropical y el hecho de combatir dos problemas —mejorar calidad de aire y detener la plaga-– en un solo producto llamó fuertemente la atención de los especialistas.
Anterior a este viaje a Suecia visité Campeche y puedo considerar que ha sido la mejor conferencia que he tenido, ya que en el Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado (Cecytec) expuse a un público de mil 300 estudiantes aproximadamente y el proyecto fue muy bien recibido, pues en la zona tienen este problema de plaga, por lo que me abrieron las puertas para trabajar en el área.
AIC: ¿Quién te asesoró en este proceso?
JAEP: Fue la doctora Norma del Rocío Mireles López y se especializa en el campo ambiental. De hecho, el proyecto empezó con cuatro alumnos, pero a los dos meses y por diferentes circunstancias salieron dos miembros.
Después de la renuncia de los dos integrantes, quedé con otro compañero y con él ganamos la etapa metropolitana, pero ya en la fase nacional me quedé solo y fue con la ayuda de la doctora Norma que el proyecto se sacó adelante y pudimos llegar hasta donde estamos hoy.
AIC: ¿Qué significa para ti ser parte de un proyecto de esta magnitud y cuál es el siguiente paso?
JAEP: Honestamente yo empecé este proyecto sin expectativas de nada, pero con el tiempo empecé a darme cuenta que tenía mucho potencial y seguí trabajando a pesar de las dificultades.
Para mí, la ciencia es buscar soluciones prácticas que permitan mantener y elevar el nivel de vida que tenemos y me da mucha satisfacción poder dar palabras motivacionales en cada conferencia porque alienta a la gente a seguir con sus objetivos.
En cuanto al futuro próximo de este proyecto, está por terminar el trabajo de laboratorio, estandarizar técnicas para que termine siendo un proceso amigable con el ambiente, económicamente viable y poderlo llevar a escala industrial.
Actualmente tenemos la solicitud de la patente y en cuanto ya la tengamos podremos trabajar en planta piloto y hacer un ensayo a escala industrial para que a partir de ahí podamos buscar inversionistas o, en su defecto, vender el proyecto o dividirlo.
Son muchas las posibilidades, pues le veo futuro y quiero buscar que tenga un lugar en la producción de etanol, todavía somos dependientes del petróleo y esta implementación podría ser un principio para cambiar el uso de la materia prima, como esta planta, de manera eficiente.
También creo que este mismo método puede ser empleado en otro tipo de plantas o malezas que no se tratan y siguen deteriorando los ecosistemas. Hay mucha materia prima para trabajar y a nivel local le veo mucho impacto para generar grandes cambios, pero todo comienza poco a poco.
