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En un gran contenedor y siendo un proyecto de impacto ambiental, científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) cultivan diversos tipos de bacterias que al descomponer la materia orgánica del nopal, logran la generación de gases como metano e hidrógeno, útiles para la producción de energía limpia.
A este tipo de contenedores se le conoce como biodigestores anaerobios y hasta ahora los investigadores reportan importantes avances al obtener un 80 por ciento de metano, de 280 a 300 litros de biogás en condiciones ambientales por kilo de nopal seco, con baja cantidad de azufre.
Con estos resultados es posible científicamente escalar a un nivel comercial. Por ello, los especialistas del Cinvestav, Unidad Querétaro requieren de una inversión de poco más de 15 millones de pesos.
De concretarse, el Cinvestav estaría detonando proyectos de impacto nacional e internacional en la generación de energías limpias, de acuerdo a la información difundida en el órgano informativo, Gaceta, del Cinvestav Unidad Unidad Querétaro.
Juan Francisco Pérez Robles, responsable del Laboratorio de Síntesis de Materiales Nanoestructurados y Caracterización Electroquímica, es el líder del proyecto. Trabaja con el grupo del doctor Omar Solorza, de Cinvestav, Unidad Zacatenco; ellos han diseñado diversos vehículos impulsados por hidrógeno.
El especialista destacó la importancia de aprovechar recursos naturales, como el nopal. México cuenta con condiciones climáticas favorables para su producción, a tal grado que la producción podría ser suficiente para generar en el país energías limpias para el futuro.
El nopal (Opuntia ficus-indica) es una cactácea que tiene 90 por ciento de agua y alrededor del 10 por ciento de materia orgánica con gran contenido de azúcares y compuestos lignocelulósicos, los cuales pueden incrementar la producción de hidrógeno y metano.
El desarrollo de biodigestores anaerobios no es nuevo en el país, pero el del Cinvestav está equipado con sistemas lavadores de gas para reducir el contenido de ácido sulfhídrico, un problema común de este tipo de sistemas.
Hasta ahora han desarrollado un biodigestor pequeño de 15 litros, otro de 300 litros para pruebas rápidas y uno más de 10 toneladas; con esta tecnología se produce metano o hidrógeno reduciendo las cantidades de ácido sulfhídrico.
“Los digestores tienen un sistema de reducción de ácido sulfhídrico y purifican el gas casi en su totalidad; se enriquece mediante el uso de membranas hasta en 90 por ciento. Lo deja como si fuera gas natural”, explicó el doctor en Ciencias (1998), por el Instituto Tecnológico de Saltillo.
La otra particularidad de estos biodigestores es que están conectados a un sistema fotovoltaico y eólico que produce 95 por ciento de la energía que se requiere. Por lo general, esta tecnología está conectada a la red eléctrica para operar sus sistemas auxiliares como agitadores, sistemas de control o motores. Se está construyendo otro sistema (que se patentará) capaz de generar la energía necesaria para los sistemas auxiliares.
Con el uso de bacterias, el biodigestor puede generar hidrógeno, energía eléctrica y agua como residuo. Este hidrógeno se puede almacenar en celdas, para que funcionen como pilas, aunque el auge de esta tecnología aún está en desarrollo.
Uno de los problemas con el hidrógeno obtenido a partir de gas natural es que tiene pocas partes por millón de monóxido de carbono, lo cual envenena a los catalizadores de las celdas de combustible haciéndola inservible. El propósito de los investigadores del Cinvestav es producir hidrógeno muy limpio libre de CO, que no afecten a la celdas de combustible y así mover vehículos automotores.
Pérez Robles aseguró que el nuevo reactor está completamente automatizado con sistemas de National Instruments con un biodigestor de una capacidad total de 10 mil litros, siendo una quinta parte del mismo utilizada como cámara de gas y el resto para la suspensión a tratar. Además, agregó, cuenta con un sistema de calentamiento basado en la recirculación de biogás, el cual está conectado a un calentador solar auxiliado por resistencias de baja potencia.
Los especialistas del Cinvestav dan mayor impulso a la parte de biohidrógeno, y un grupo de estudiantes trabajan la parte de bacterias, el acondicionamiento del nopal y han puesto en marcha dos reactores pequeños para hacer la transición de la escala piloto a la semi-industrial. La siguiente etapa, será trabajar la parte del almacenaje y manejo del biohidrógeno y lo harán en colaboración con el doctor Dominic Gervasio, de la Universidad de Arizona.
Juan Francisco Pérez informó que además del acercamiento con una empresa de San Luis Potosí, han sostenido encuentros con productores de Milpa Alta, Ciudad de México para aprovechar los cultivos de nopal.
El biodigestor del Cinvestav puede funcionar también con lirio acuático o desechos de mercados, entre otros. “Realizamos pruebas con diversos materiales, queremos tener una gama de opciones, pero hemos puesto énfasis en el nopal”, destacó el doctor Juan Francisco Pérez.
Hasta el momento este proyecto científico ha contado con el apoyo del Fondo Mixto (Fomix) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y del gobierno del estado de Querétaro.
El biodigestor que se encuentra en proceso de patente, utiliza sólo nopal, sin excreta de vaca, empleada regularmente en otros biodigestores, pero lo cual trae consigo algunos otros detalles técnicos que se tuvieron que resolver. Esta particularidad tiene un aspecto económico, que permite a los científicos vincularse con el sector privado para el desarrollo de la tecnología.
La producción de nopal en México es considerada como una de las actividades agrícolas más importantes. Gracias a sus características, es posible cultivarla en diferentes regiones de la República incluso en aquellas que presentan altas temperaturas y periodos prolongados de sequía.
