María Urruzola / Sudestada



El laboratorio de Ecología Microbiana del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE), trabaja con microorganismos que producen combustibles, biocombustibles. El más conocido es el etanol, que lo produce una levadura. Actualmente se estudian dos, producidos por microorganismos: metano e hidrógeno.

El metano se produce por descomposición de la materia orgánica en condiciones de encierro, sin aire. La materia orgánica se va descomponiendo, en varias etapas, y al final de esa cadena se produce el gas metano, que es muy parecido al butano, usado en las garrafas de consumo familiar. Metano es, por ejemplo, el gas que se produce en la usina de residuos de Felipe Cardozo.

El laboratorio del IIBCE estudia esos sistemas, aplicados a la industria uruguaya, sobre todo al problema de aguas residuales. Las industrias producen aguas residuales de su proceso productivo, las que deben ser tratadas antes de liberarlas en cursos de agua o en la tierra. Es obligatorio por ley y es imprescindible ambientalmente.

Hay formas de tratar esos efluentes a través de microorganismos, en condiciones aerobias o anaerobias. Cuando es en forma anaerobia, en tanques cerrados, los microorganismos consumen la materia orgánica y como resultado producen el metano. Ese gas se recoge por la parte superior del reactor (así se denominan), y se puede utilizar en la propia industria. El laboratorio está actualmente estudiando reactores instalados en una industria lechera de Melo, diseñados por integrantes de la Facultad de Ingeniería.

El proyecto para ALUR

En general trabajan en conjunto el IIBCE y esa facultad: los ingenieros estudian el diseño de los reactores, y los biólogos el proceso de los microorganismos dentro del reactor y la optimización de dicho proceso.

En Melo se ha logrado generar gas metano para uso de calentamiento dentro de la propia industria, por ejemplo el tratamiento de la leche. La cantidad de metano que se produce, dependiendo del tipo de efluente de la industria, alcanza para utilizarse en procesos puntuales en el interior de la planta.

Reactores más grandes, pueden producir mayor cantidad de metano. En Brasil hay cerca de 6 mil reactores de gran porte, que trabajan con las aguas de vinaza, efluente de la producción de etanol a partir de caña de azúcar. En dichos reactores, el agua residual sale limpia por un lado, y el gas sale por otro.

El laboratorio del IIBCE hizo un proyecto para ALUR, en conjunto con Facultad de Ingeniería, e instalaron un reactor piloto bastante grande, para testear el rendimiento de la vinaza residual de la producción de etanol, sobre todo en vistas al incremento de la producción que se propone la empresa. Por cada litro de etanol obtenido con caña de azúcar, se producen 10 litros de aguas residuales. Esa agua actualmente se vierte en el terreno, para regar la producción de caña, lo que exige evaluar su impacto negativo en el terreno, y el grado de saturación.

El estudio del IIBCE y la Facultad de Ingeniería con el reactor piloto, comprobó que se puede instalar esa metodología para el manejo de las aguas residuales de la producción de etanol. Ahora depende de Alur su construcción y uso.



El IIBCE y la Facultad de Ingeniería trabajan en conjunto en lo que se llaman procesos bio-ambientales. Por ejemplo, Ingeniería diseñó un dispositivo particularmente adaptado a la industria láctea, porque sus aguas residuales tienen mucha grasa y era necesario impedir que se acumulara en el dispositivo, y el laboratorio del IIBCE estudió la respuesta de los microorganismos a ese tipo de agua residual particular.

Este año la Dirección Nacional de Energía hizo un llamado, con fondos GEF, para estudiar la cantidad que se necesita de metano para producir energía capaz de sustituir energía de otro origen. Los tambos grandes, por ejemplo, que generan por día una cantidad de estiércol enorme, necesitan hacer algo con él porque de lo contrario contamina su alrededor, e incluso es peligroso para las vacas. Ese estiércol se junta, se pone en los reactores y el gas resultante se utiliza para la propia producción lechera e incluso para energía eléctrica.

También se puede hacer a partir de la basura. Hay una usina modelo en Las Rosas, cerca de Maldonado, de gestión de la basura: la entierran, la tapan con una lona impermeable, y hay un dispositivo de caños para recoger el gas, con el que generan energía eléctrica que venden a UTE.

Los fondos son concursables y vienen de la ANII a través de un Fondo Sectorial de Energía, dedicado específicamente a proyectos de energía, en el que aportan dinero el MIEM, ANCAP y UTE. Son fondos relativamente nuevos y han permitido que haya muchos investigadores estudiando temas de energía.

Hidrógeno a partir del suero de queso

El otro tema de estudio del IIBCE es la producción de hidrógeno, gas que producen algunos microorganismos, también a partir de fermentación de la materia orgánica. El hidrógeno se puede utilizar como combustible, con una gran ventaja: su quema es totalmente limpia, porque produce agua como residuo, de alta pureza, que se puede reusar con cualquier destino. Cuando se descompone la materia orgánica, antes de la etapa del metano, hay una etapa intermedia, en la que se producen ácidos de cadena corta, como acido acético, butínico, y ahí se puede obtener hidrógeno con ciertos microorganismos. Si se deja fermentando, se termina produciendo metano.

En 2005, Claudia Etchebehere, doctorada en Química y experta del IIBCE, viajó junto a una colega ingeniera a un congreso en Brasil donde asistieron a la presentación de un proyecto para convertir una planta de tratamiento de una industria en una bio-refinería. Es decir, ya no solamente de tratamiento de desechos, sino una planta de obtención de productos. En ese concepto lo que se propone es hacer el proceso en dos etapas: en la primera se produce hidrógeno, y en la segunda metano.

Ambas científicas volvieron a Uruguay y elaboraron un proyecto, el primero del tema, referido al uso del suero de queso, que es un problema ambiental nacional importante, porque se produce mucho queso y no se sabe qué hacer con el suero. Ese suero es muy rico en azúcares, sobre todo lactosa, que se podría secar y vender, pero se necesitaría una planta de secado enorme, lo que tiene un costo muy alto, y tampoco hay mucho mercado para suero seco.

El laboratorio del IIBCE ya había probado que producir metano con el suero de queso era muy difícil, porque la fermentación se detenía antes de llegar al metano. De ahí surgió la idea de estudiarlo para el hidrógeno.

La Facultad de ingeniería tiene un convenio con Conaprole para experimentar con suero de queso, en busca de productos a obtener, por lo que se decidió experimentar ese primer proyecto de energía, y resultó ser un buen sistema producir hidrógeno con el suero de queso. De todas maneras, el agua resultante tendría que ir a otro paso de producción de metano, porque aún sale con mucha materia orgánica. Es decir, se podría realizar un proceso en dos etapas. Pero la gran ventaja de producir hidrógeno es que ya hay economistas que predicen que será el combustible del futuro.

Se sabe que el petróleo es finito, y además tiene el gran problema ambiental de emisión de dióxido de carbono. En cambio el hidrógeno no produce emisión de dióxido de carbono, y se puede utilizar para autos, para producir electricidad en gran escala, así como para dispositivos pequeños. Es muy versátil, no produce contaminación, se puede producir de distintas formas, y eso lo convierte en el combustible del futuro. Ya hay autos que funcionan a hidrógeno, y en algunos países ya hay transporte público con ese gas, porque la otra ventaja es que los motores de hidrógeno son motores eléctricos, no de combustión. Es decir, no producen gases y tampoco ruido, son silenciosos.

El equipo de investigación IIBCE-Ingeniería rápidamente concluyó que era una maravilla la producción de hidrógeno con suero de queso, pero por el momento la tecnología no es lo suficientemente barata como para competir con los combustibles disponibles.

El objetivo del equipo es ir creciendo en conocimiento, y continuar con la investigación, como para lograr estabilizar el proceso antes de pasar a pruebas de más envergadura. Se investiga mucho en Asia, donde ya hay reactores de gran porte, también en Brasil, y se creó una red de investigadores de Latinoamérica, con grupos de Brasil, Chile, México y Uruguay, quienes celebran reuniones mensuales por teleconferencia, hacen proyectos en común e intercambian estudiantes.

* Artículo realizado con el asesoramiento de Claudia Etchebehere
PhD
Laboratorio de Ecología Microbiana
Departamento de Bioquímica y Genómica Microbiana