Por:
Nahury Yamile Castellanos Blanco
El
aprovechamiento de los residuos del plátano del departamento del Quindío,
ubicado en el centro-oeste Colombiano, en la región andina, se perfila como un
proceso sostenible para la producción de energía, especialmente en la
fabricación de biocombustibles o aditivos para mejorar su eficiencia.
El creciente consumo energético y el deterioro ambiental debido al uso
de fuentes no renovables, demandan el desarrollo de modelos energéticos y
productivos sostenibles. Particularmente, en Colombia solo se ha explorado la
generación de energía a partir de biomasa con una participación muy pequeña
dentro de la matriz energética del país. Se estima que en Colombia se producen
alrededor de 72 millones de toneladas de residuos agrícolas al año, con una
energía potencial de al menos 332.000 TJ/año (TJ=Terajoules, unidad
energética). Por esta razón, la actividad agroindustrial se ha
convertido en una de las fuentes más importantes de biomasa, debido a la
generación de residuos forestales y agrícolas, los cuales podrían llegar a
satisfacer no solo la demanda energética existente, sino también, la producción
de químicos derivados de la petroquímica, si son manejados correctamente (Vargas
& Pérez, 2019).
El uso eficiente de la biomasa recientemente ha recibido considerable
atención como una alternativa potencial para el remplazo de combustibles
fósiles. En este sentido, las oportunidades en biogás, biometano,
biocombustibles, y los residuos de cultivos como café, plátano, arroz y otras
actividades silvícolas, ubican a Colombia como el tercero en América Latina en
generación de biomasa, según el Ministerio de Minas y Energía. Puede afirmarse
que el país tiene buenas expectativas en el mercado de biocombustibles si se considera que la producción promedio
anual en Colombia, en cultivos como el plátano y la caña de azúcar, se mantiene
por encima del promedio mundial.
De acuerdo con lo anterior, la biomasa, entendida como toda la materia
orgánica proveniente de residuos forestales y agrícolas, se muestra como una
fuente de producción con importantes ventajas desde el punto de vista
energético, ambiental y económico. Por tanto, la conversión de biomasa lignocelulósica
en biocombustibles y productos químicos de valor agregado ha ganado interés
durante la última década.
Los retos en esta área de estudio están dirigidos entonces a la
generación de metodologías sintéticas que cumplan con los principios de la química
verde, los cuales se enfocan en la generación mínima de residuos químicos
(economía atómica) y una alta eficiencia reflejada en el uso de condiciones
suaves de temperatura, presión y tiempo de reacción, así como la formación
selectiva de productos de interés, empleando el menor número de pasos posibles.
Es por esta razón, que desde el año 2017, el grupo de investigación en Ciencias
Ambientales de la Universidad del Quindío y el grupo en Etnofarmacología,
Productos Naturales y Alimentos (GIEPRONAL) de la Universidad Nacional Abierta
y a Distancia (UNAD) y su Semillero de Investigación en Química Aplicada
(SIQAP), vienen trabajando en el desarrollo de estrategias para la producción
de plataformas energéticas, aprovechando materias primas de origen vegetal que
son consideradas desecho en sectores rurales del país. Un ejemplo
representativo, es el trabajo de investigación desarrollado por la estudiante
del programa de Maestría en Química, Paula Andrea Rojas y dirigido por la investigadora
de la UNAD, Nahury Castellanos (Imagen 1), que consiste en la extracción de lignina a
partir de residuos de pseudotallo del plátano Dominico Hartón (Musa AAB
Simmonds) proveniente de la “Finca Jerusalén” en la vereda Golconda del
municipio de Armenia (Imagen 2). La lignina es uno de los biopolímeros más
abundantes en las plantas y se encarga de formar las capas de la pared celular.
Esta lignina posee propiedades energéticas similares a las de los combustibles
sólidos como el carbon mineral y pueden ser aprovechadas para la producción de
energía térmica y eléctrica. Así pues, la lignina se convierte en un
biocomustible de tercera generación, mejorando la competitividad de esta fuente
de energía renovable en regiones agrícolas.
Imagen 1. Nahury Castellanos, Investigadora de la
UNAD
Imagen 2. Ing. Paula Andrea Rojas, estudiante de la
Maestría en Química, UniQuindío, realizando toma de muestras de pseudotallo de
plátano en la finca Jerusalén, Departamento del Quindío. Fotos: Archivo
particular
Mediante este proyecto ha sido posible el aprovechamiento de los
residuos de plátano en el municipio de Armenia, ya que durante la cosecha solo
se aprovecha del 20 al 30% de la biomasa total de la planta, quedando un 80% de
ella como desecho. El pseudotallo del plátano da soporte a las hojas y el
racimo durante las diversas fases de crecimiento de la planta, además,
representa una fuente importante de materiales y fibras, característica que está
siendo aprovechada por los grupos de investigación antes mencionados, para la
obtención preliminar de lignina y su posterior conversión en otras moléculas de
gran valor añadido (Imagen 3).
Imagen 3. Tratamiento de residuos de pseudotallo
del plátano y procedimiento para la obtención de lignina
Laboratorios de Química, Universidad Gran
Colombia (Sede Armenia). Fotos: Archivo particular
En esta misma línea de investigación, también se destaca el trabajo
desarrollado por las Químicas Alexandra Montealegre y Sandra Benavides,
integrantes del Semillero SIQAP de la UNAD, que consiste en la conversión de
furfural y ácido levulínico derivados de la biomasa, en plataformas moleculares
empleadas como aditivos para proteger los biocombustibles contra oxidación,
como es el caso del alcohol furfurílico y el levulinato de etilo y cuyos
resultados de investigación se han presentado en eventos académicos de carácter
nacional e internacional y están siendo sometidos para publicación en revistas
científicas indexadas.
Imagen 4. Valorización de derivados de la biomasa y participación en eventos académicos (Qca. Alexandra Montealegre en XVIII
Congreso Nacional de Química Cauca-Popayán y Ph.D. Nahury Castellanos en International
Conference on Polymers and Advances Materials POLYMAT Huatulco-México). Fotos:
Archivo particular
Con el desarrollo de proyectos que permitan el aprovechamiento de
residuos agrícolas en Colombia, se espera generar ecosistemas de investigación,
a través del trabajo conjunto entre redes nacionales e internacionales, grupos
y semilleros académicos. “Es fundamental que la investigación que se realiza
desde la academia permita resolver problemas reales, es por esto que, como
docentes tenemos un compromiso con la sociedad así que hay que encontrar la
mejor forma de interactuar con las comunidades rurales y organismos
gubernamentales para que entiendan la importancia de los temas de investigación
y comprendan que la educación, la ciencia y la tecnología son los motores del
desarrollo del país”, concluye Nahury Castellanos, líder del proyecto.
Por: Nahury Yamile Castellanos Blanco es Licenciada en Química de la
Universidad Pedagógica Nacional, Máster y Doctora en Ciencias Químicas de la
Universidad Nacional Autónoma de México, recientemente ha realizado una
estancia posdoctoral en la Universidad de La Sabana en el área de catálisis
heterogénea. Con experiencia en el diseño de catalizadores para la
hidrogenación por transferencia de moléculas orgánicas. Interesada en el
descubrimiento y desarrollo de metodologías catalíticas para la extracción de biocombustibles
a partir de residuos de biomasa. Actualmente, se desempeña como docente e
investigadora de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD.
Bibliografía:
Castellanos-Blanco, N. Y., Taborda, G., Cobo-Angel, M. (2020). An Efficient Acetalization Method for
Biomass-Derived Furfural with Ethanol Using Al2O3
Supported Catalysts. Chemistry Select. (5), 3458-3470. https://doi.org/10.1002/slct.202000410
Huber, G. W., Iborra, S., Corma, A. (2006). Synthesis
of transportation fuels from Biomass: Chemistry, Catalysis and Engineering. Chemical Review. (106), 4044-4049. https://doi.org/10.1021/cr068360d
Twenergy (27 de noviembre del 2019). La biomasa en Colombia: el gran
reto para generar energía sustentable. https://twenergy.com/energia/biomasa/biomasa-en-colombia/
Vargas, Y., Pérez, L. (2018). Aprovechamiento de residuos
agroindustriales para el mejoramiento de la calidad del ambiente. Revista
Facultad de Ciencias Básicas. 14 (1), 2018, 59-72. http://revistas.unimilitar.edu.co/index.php/rfcb
excelente artículo, el aprovechamiento de la biomasa pasa de ser una solución en el manejo de los mismos, para convertirse en una fuente de recursos.
ResponderBorrarMuchas gracias por su comentario. La biomasa tiene potencial utilización como fuente de energía, a través de este espacio buscamos reflexionar y motivar con la experiencia de expertas, como el caso de Nahury Castellanos, se impulse mucho más su aprovechamiento. Cordialmente.
BorrarMuy interesante. Gracias Nahury
ResponderBorrarGracias por el tiempo dedicado a conocer el trabajo de Nahury, un saludo
BorrarMuchas gracias Diana, me alegra que te haya gustado el artículo.
BorrarExcelente, mujer energica energetica, Gracias Nahury, aproducir mas lignina, ¿los residuos organicos de plantas que se generan en huertas o en casas, sirven para la extracción de biocumbustibles?
ResponderBorrarCordial saludo, muchas gracias por el comentario. Efectivamente, el objetivo principal de nuestro proyecto es producir más lignina, la cual estamos aprovechando en la producción de derivados fenólicos que son usados también como biocombustibles.
BorrarEn relación con tu pregunta, residuos orgánicos de plantas no comestibles como higuerilla, pastos, jatrofa y los residuos de las actividades agrícolas que se generan en huertas, pueden ser aprovechados para la síntesis de biocombustibles de segunda generación. Esto es muy importante, ya que con el uso de estos residuos se realiza una contribución muy importante ya que estos representan un problema mayor de contaminación por sus altos volúmenes de generación y su poco o nulo uso para obtener productos de mayor valor agregado.
Excelente, mujer enérgica energética, Gracias Nahury, a producir más lignina, ¿los residuos orgánicos de plantas que se generan en huertas o en casas, sirven para la extracción de biocombustibles?
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