Investigan biocombustible con suero de queso
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Investigadores lograron producir biocombustible con suero de queso
Fecha de Publicación: 04/12/2018
Fuente: Argentina Investiga
Provincia/Región: Córdoba
Este desarrollo tecnológico traerá beneficios económicos y aportará a la sustentabilidad del medioambiente. El principal insumo es uno de los desechos más contaminantes de la industria alimentaria. El lactosuero posee un elevado contenido de materia orgánica y, en la actualidad, requiere ser tratado para no contaminar suelos, napas, ríos o lagunas.
Investigadores de las universidades nacionales de Río Cuarto y de Villa María lograron producir biocombustible a partir de una nueva fuente no convencional de materia prima. Emplean lactosuero, un desecho contaminante que generan en grandes cantidades las industrias de la región que elaboran quesos.
Usaron un microorganismo que tiene un alto potencial biotecnológico en comparación con otros que comúnmente se utilizan en la industria, lo cual convierte en novedosa la investigación de los científicos universitarios.
Como resultado de la investigación pudieron producir bioetanol, cuya purificación lo hace apto para ser utilizado en las naftas de uso común para los automóviles. Lo consiguieron aislando microorganismos, que tienen la capacidad de utilizar la lactosa presente en el suero del queso.
El equipo de trabajo estuvo liderado por la doctora Lilia Cavaglieri, investigadora principal del Conicet y profesora del Departamento de Microbiología e Inmunología de la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales de la UNRC, con la colaboración de la doctora Mariana Montenegro, del CIT-Conicet de Villa María, y la tesista del Doctorado en Ciencias Biológicas, la microbióloga Carla Aminahuel.
Este desarrollo científico representa un significativo aporte a la sustentabilidad del medioambiente. El lactosuero es uno de los desechos más contaminantes de la industria alimentaria, debido a su elevado contenido en materia orgánica; y la riqueza en lactosa es la principal responsable de su capacidad para actuar como sustrato de fermentación microbiana. Como ejemplo, cerca de 0,25 a 0,30 litros de suero sin depurar equivalen a las aguas negras producidas en un día por una persona.
Por cada kilogramo de queso producido, sobran, en promedio, nueve litros de suero, un líquido de color claro compuesto por un 95% de agua, un 4% de lactosa y un 1% de proteína.
Por año, Argentina produce alrededor de 9 millones de toneladas de suero de queso. El 60% de esa cantidad es desechado y, cuando no se utiliza, es necesario tratarlo como un efluente industrial para no contaminar suelos, napas, ríos o lagunas.
El bioetanol o biocombustible que se logró producir en la Universidad es el conocido como “de primera generación”, denominado así por el tipo de sustrato que utiliza, es decir, el compuesto azucarado que pueda hacer crecer la levadura y, consecuentemente, permitir la producción de combustible. También son llamados así porque se obtienen de residuos de la industria, como por ejemplo del maíz o, como en este caso, a partir del lactosuero.
Las investigadoras Cavaglieri y Aminahuel explicaron que el bioetanol se obtuvo a partir de un proceso de fermentación, que se logra introduciendo microorganismos en el lactosuero, al que se le dan condiciones necesarias, como de temperatura y agitación. Luego, se utiliza el azúcar presente en el lactosuero para convertirlo en bioetanol.
La materia prima empleada se recogió en la región, particularmente en la zona de Villa María, donde la actividad quesera es muy importante. En inmediaciones de esa ciudad, cabecera del Departamento General San Martín, se encuentra una de las cuencas lecheras más importantes del país. Allí se produce gran cantidad de quesos y, por lo tanto, de lactosuero. “En Villa María existen muchas cooperativas y pequeñas industrias que se dedican a la producción de queso. Ellas nos proveen el lactosuero, que es caracterizado en el laboratorio para ver si tienen condiciones para producir bioetanol”, comentaron las investigadoras.
En Argentina, se producen cerca de 9 millones de toneladas de lactosuero y sólo Villa María aporta cerca del 50 por ciento de esa cantidad. Sin embargo, alrededor del 60 por ciento de todo lo que se genera se transforma en desecho, con los inconvenientes que ello implica para el medioambiente, ya que se trata de material biológico, que es una fuente para la proliferación de microorganismos.
En Argentina, a diferencia de países como Brasil, todavía no se emplea el bioetanol puro como combustible para los vehículos, pero sí hay un corte importante de alcohol en las naftas, que oscila entre el 10 y el 12 por ciento.
A las industrias productoras de queso les genera un costo económico extra descontaminar los suelos en donde se arroja el lactosuero. No se trata de un producto tóxico, pero se termina contaminando porque tiene una gran demanda de oxígeno y se generan microorganismos indeseables, que pueden afectar los suelos o, eventualmente, las napas de agua. Incluso, los productores necesitan un espacio físico donde colocar este desecho.
Con la posibilidad de destinar el lactosuero a la producción de bioetanol, el productor tendría una alternativa diferente para disponer de ese desecho, estimaron las investigadoras.
Actualmente, muchas empresas descartan el lactosuero a través de cañerías que van directamente al suelo sin ningún tipo de tratamiento, indicaron.
Aminahuel sostuvo, además, que se intentan los primeros contactos con empresas generadoras de energía de la zona para llevar la producción de bioetanol a una escala mayor.
Una respuesta a la demanda industrial
Este proyecto surgió de la interacción de investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto con pares de Villa María. “Hace unos cinco años comenzamos a trabajar en el desarrollo de aditivos para alimentación animal. Este trabajo, en particular, forma parte de nuevas líneas de investigación, que tienen como finalidad dar respuesta a la demanda de un grupo importante de industrias generadoras de lactosuero”, destacó Cavaglieri. Y agregó: “Cuando uno trabaja en investigación, busca líneas prioritarias que sean sustentables económicamente y que redunden en beneficio para el país. Esta es una investigación que surgió de las demandas del medio”. “Por otra parte, siempre tratamos de darle a nuestras líneas de investigación un perfil que no solamente apunte a un desarrollo tecnológico que conlleve beneficios económicos para los productores, los consumidores y el país, sino que también tengan un impacto ambiental directo o indirecto favorable al aprovechar los residuos que eliminan las industrias”, comentó.
Nuevos desafíos
Resaltó Cavaglieri que, con su grupo de investigación, trabajan actualmente con cepas de Kluyveromyces marxianus, a diferencia de otros lugares del mundo donde lo hacen con cepas de Saccharomyces. De todos modos, explicó: “Nuestra idea es trabajar con distintos tipos de microorganismos para poder mejorar la eficiencia de la producción”.
Las cepas de Saccharomyces están muy difundidas y son aquellas que se utilizan en levaduras para panificación, en la elaboración de cervezas, en la industria vitivinícola, o para otros productos alimenticios. Sin embargo, según precisó la investigadora, no cualquier microorganismo puede utilizar el azúcar que se encuentra en el lactosuero, como ocurre con la cepa Kluyveromyces marxianus, lo cual hace novedoso este tipo de investigaciones, porque se trata de un microorganismo que tiene un alto potencial biotecnológico en relación con otros.
Esa particularidad, ubica a este grupo de investigadores a la vanguardia a nivel mundial en estudios científicos de estas características.
También, adelantó la doctora Cavaglieri, que junto con su equipo de trabajo tiene previsto desarrollar estrategias de encapsulado. Explicó: “Cuando hallamos el mejor microorganismo para la obtención del alcohol, por un proceso de filtración, se descarta todo, incluso el mismo microorganismo que se utilizó. El encapsulado es una técnica que permitiría la reutilización del microorganismo. Esa cápsula tiene poros por donde entra el lactosuero y sale el alcohol, lo que nos permitiría recuperar el microorganismo a través de un proceso de filtración. Esta sería una forma de abaratar costos porque al microorganismo necesario para obtener alcohol también hay que producirlo. Sería una etapa posterior al desarrollo de la actual investigación”.
En este marco, Cavaglieri agradeció el respaldo económico del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Nación, a través del Foncyt y del CONICET, como así también de las secretarías de Ciencia y Técnica, tanto de la Universidad Nacional de Río Cuarto cuanto de Villa María.
Menos contaminación
Mucho se habló sobre la problemática de los combustibles fósiles, en parte debido a la contaminación que inevitablemente se deriva por su uso. Las emisiones de CO2 a la atmósfera, consideradas como una de las fuentes que contribuyen mayoritariamente al calentamiento global del planeta, pueden tener consecuencias desastrosas para ciertas regiones, produciendo sequías e inundaciones. Una alternativa para reducir el volumen total de CO2 que se emite a la atmósfera es el uso de biocombustibles. Éstos se obtienen de manera renovable a partir de restos orgánicos que absorben CO2 a medida que crecen, emitiendo prácticamente la misma cantidad que los combustibles convencionales cuando se queman, lo que produce un proceso de ciclo cerrado.
Dentro de estos biocombustibles se encuentra el bioetanol, que mezclado con la gasolina produce un biocombustible con características muy similares a la gasolina. Además, usado a concentraciones del 5 o el 10% no se requieren modificaciones en los motores actuales.
Faltan nexos con las industrias
Cavaglieri subrayó la calidad y cantidad de investigaciones que llevan adelante los científicos argentinos, pero lamentó que haya “inconvenientes en establecer el nexo entre los investigadores y las industrias, que son las que desarrollan los productos a escala”. “Los investigadores hacemos ensayos a escala piloto, pero entre la empresa que necesita el producto y el investigador necesitamos aquel intermediario que produzca a escala comercial”, remarcó.
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Fecha de Publicación: 04/12/2018
Fuente: Argentina Investiga
Provincia/Región: Córdoba
Este desarrollo tecnológico traerá beneficios económicos y aportará a la sustentabilidad del medioambiente. El principal insumo es uno de los desechos más contaminantes de la industria alimentaria. El lactosuero posee un elevado contenido de materia orgánica y, en la actualidad, requiere ser tratado para no contaminar suelos, napas, ríos o lagunas.
Investigadores de las universidades nacionales de Río Cuarto y de Villa María lograron producir biocombustible a partir de una nueva fuente no convencional de materia prima. Emplean lactosuero, un desecho contaminante que generan en grandes cantidades las industrias de la región que elaboran quesos.
Usaron un microorganismo que tiene un alto potencial biotecnológico en comparación con otros que comúnmente se utilizan en la industria, lo cual convierte en novedosa la investigación de los científicos universitarios.
Como resultado de la investigación pudieron producir bioetanol, cuya purificación lo hace apto para ser utilizado en las naftas de uso común para los automóviles. Lo consiguieron aislando microorganismos, que tienen la capacidad de utilizar la lactosa presente en el suero del queso.
El equipo de trabajo estuvo liderado por la doctora Lilia Cavaglieri, investigadora principal del Conicet y profesora del Departamento de Microbiología e Inmunología de la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales de la UNRC, con la colaboración de la doctora Mariana Montenegro, del CIT-Conicet de Villa María, y la tesista del Doctorado en Ciencias Biológicas, la microbióloga Carla Aminahuel.
Este desarrollo científico representa un significativo aporte a la sustentabilidad del medioambiente. El lactosuero es uno de los desechos más contaminantes de la industria alimentaria, debido a su elevado contenido en materia orgánica; y la riqueza en lactosa es la principal responsable de su capacidad para actuar como sustrato de fermentación microbiana. Como ejemplo, cerca de 0,25 a 0,30 litros de suero sin depurar equivalen a las aguas negras producidas en un día por una persona.
Por cada kilogramo de queso producido, sobran, en promedio, nueve litros de suero, un líquido de color claro compuesto por un 95% de agua, un 4% de lactosa y un 1% de proteína.
Por año, Argentina produce alrededor de 9 millones de toneladas de suero de queso. El 60% de esa cantidad es desechado y, cuando no se utiliza, es necesario tratarlo como un efluente industrial para no contaminar suelos, napas, ríos o lagunas.
El bioetanol o biocombustible que se logró producir en la Universidad es el conocido como “de primera generación”, denominado así por el tipo de sustrato que utiliza, es decir, el compuesto azucarado que pueda hacer crecer la levadura y, consecuentemente, permitir la producción de combustible. También son llamados así porque se obtienen de residuos de la industria, como por ejemplo del maíz o, como en este caso, a partir del lactosuero.
Las investigadoras Cavaglieri y Aminahuel explicaron que el bioetanol se obtuvo a partir de un proceso de fermentación, que se logra introduciendo microorganismos en el lactosuero, al que se le dan condiciones necesarias, como de temperatura y agitación. Luego, se utiliza el azúcar presente en el lactosuero para convertirlo en bioetanol.
La materia prima empleada se recogió en la región, particularmente en la zona de Villa María, donde la actividad quesera es muy importante. En inmediaciones de esa ciudad, cabecera del Departamento General San Martín, se encuentra una de las cuencas lecheras más importantes del país. Allí se produce gran cantidad de quesos y, por lo tanto, de lactosuero. “En Villa María existen muchas cooperativas y pequeñas industrias que se dedican a la producción de queso. Ellas nos proveen el lactosuero, que es caracterizado en el laboratorio para ver si tienen condiciones para producir bioetanol”, comentaron las investigadoras.
En Argentina, se producen cerca de 9 millones de toneladas de lactosuero y sólo Villa María aporta cerca del 50 por ciento de esa cantidad. Sin embargo, alrededor del 60 por ciento de todo lo que se genera se transforma en desecho, con los inconvenientes que ello implica para el medioambiente, ya que se trata de material biológico, que es una fuente para la proliferación de microorganismos.
En Argentina, a diferencia de países como Brasil, todavía no se emplea el bioetanol puro como combustible para los vehículos, pero sí hay un corte importante de alcohol en las naftas, que oscila entre el 10 y el 12 por ciento.
A las industrias productoras de queso les genera un costo económico extra descontaminar los suelos en donde se arroja el lactosuero. No se trata de un producto tóxico, pero se termina contaminando porque tiene una gran demanda de oxígeno y se generan microorganismos indeseables, que pueden afectar los suelos o, eventualmente, las napas de agua. Incluso, los productores necesitan un espacio físico donde colocar este desecho.
Con la posibilidad de destinar el lactosuero a la producción de bioetanol, el productor tendría una alternativa diferente para disponer de ese desecho, estimaron las investigadoras.
Actualmente, muchas empresas descartan el lactosuero a través de cañerías que van directamente al suelo sin ningún tipo de tratamiento, indicaron.
Aminahuel sostuvo, además, que se intentan los primeros contactos con empresas generadoras de energía de la zona para llevar la producción de bioetanol a una escala mayor.
Una respuesta a la demanda industrial
Este proyecto surgió de la interacción de investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto con pares de Villa María. “Hace unos cinco años comenzamos a trabajar en el desarrollo de aditivos para alimentación animal. Este trabajo, en particular, forma parte de nuevas líneas de investigación, que tienen como finalidad dar respuesta a la demanda de un grupo importante de industrias generadoras de lactosuero”, destacó Cavaglieri. Y agregó: “Cuando uno trabaja en investigación, busca líneas prioritarias que sean sustentables económicamente y que redunden en beneficio para el país. Esta es una investigación que surgió de las demandas del medio”. “Por otra parte, siempre tratamos de darle a nuestras líneas de investigación un perfil que no solamente apunte a un desarrollo tecnológico que conlleve beneficios económicos para los productores, los consumidores y el país, sino que también tengan un impacto ambiental directo o indirecto favorable al aprovechar los residuos que eliminan las industrias”, comentó.
Nuevos desafíos
Resaltó Cavaglieri que, con su grupo de investigación, trabajan actualmente con cepas de Kluyveromyces marxianus, a diferencia de otros lugares del mundo donde lo hacen con cepas de Saccharomyces. De todos modos, explicó: “Nuestra idea es trabajar con distintos tipos de microorganismos para poder mejorar la eficiencia de la producción”.
Las cepas de Saccharomyces están muy difundidas y son aquellas que se utilizan en levaduras para panificación, en la elaboración de cervezas, en la industria vitivinícola, o para otros productos alimenticios. Sin embargo, según precisó la investigadora, no cualquier microorganismo puede utilizar el azúcar que se encuentra en el lactosuero, como ocurre con la cepa Kluyveromyces marxianus, lo cual hace novedoso este tipo de investigaciones, porque se trata de un microorganismo que tiene un alto potencial biotecnológico en relación con otros.
Esa particularidad, ubica a este grupo de investigadores a la vanguardia a nivel mundial en estudios científicos de estas características.
También, adelantó la doctora Cavaglieri, que junto con su equipo de trabajo tiene previsto desarrollar estrategias de encapsulado. Explicó: “Cuando hallamos el mejor microorganismo para la obtención del alcohol, por un proceso de filtración, se descarta todo, incluso el mismo microorganismo que se utilizó. El encapsulado es una técnica que permitiría la reutilización del microorganismo. Esa cápsula tiene poros por donde entra el lactosuero y sale el alcohol, lo que nos permitiría recuperar el microorganismo a través de un proceso de filtración. Esta sería una forma de abaratar costos porque al microorganismo necesario para obtener alcohol también hay que producirlo. Sería una etapa posterior al desarrollo de la actual investigación”.
En este marco, Cavaglieri agradeció el respaldo económico del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Nación, a través del Foncyt y del CONICET, como así también de las secretarías de Ciencia y Técnica, tanto de la Universidad Nacional de Río Cuarto cuanto de Villa María.
Menos contaminación
Mucho se habló sobre la problemática de los combustibles fósiles, en parte debido a la contaminación que inevitablemente se deriva por su uso. Las emisiones de CO2 a la atmósfera, consideradas como una de las fuentes que contribuyen mayoritariamente al calentamiento global del planeta, pueden tener consecuencias desastrosas para ciertas regiones, produciendo sequías e inundaciones. Una alternativa para reducir el volumen total de CO2 que se emite a la atmósfera es el uso de biocombustibles. Éstos se obtienen de manera renovable a partir de restos orgánicos que absorben CO2 a medida que crecen, emitiendo prácticamente la misma cantidad que los combustibles convencionales cuando se queman, lo que produce un proceso de ciclo cerrado.
Dentro de estos biocombustibles se encuentra el bioetanol, que mezclado con la gasolina produce un biocombustible con características muy similares a la gasolina. Además, usado a concentraciones del 5 o el 10% no se requieren modificaciones en los motores actuales.
Faltan nexos con las industrias
Cavaglieri subrayó la calidad y cantidad de investigaciones que llevan adelante los científicos argentinos, pero lamentó que haya “inconvenientes en establecer el nexo entre los investigadores y las industrias, que son las que desarrollan los productos a escala”. “Los investigadores hacemos ensayos a escala piloto, pero entre la empresa que necesita el producto y el investigador necesitamos aquel intermediario que produzca a escala comercial”, remarcó.
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