El alto consumo de recursos disponibles y la generación de residuos tanto urbanos como agroindustriales, así como la dependencia a los combustibles fósiles para satisfacer la creciente demanda de energía, son grandes problemas y necesidades que fuerzan a las sociedades a buscar alternativas innovadoras. Al mismo tiempo, estas alternativas deben ser sustentables y competitivas económicamente para asegurar el bienestar de la sociedad, además de innovar en la forma de producir y consumir recursos y productos a través de un modelo de sustentabilidad de bioeconomía. En este sentido, es necesario implementar un manejo integral de residuos a través de una aproximación de bioeconomía circular que se base en el uso de residuos orgánicos para la producción y transformación en productos de base biológica de alto valor agregado, como alimentos, fármacos, productos bioquímicos y bioenergía. En un contexto internacional, la problemática está directamente relacionada con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU 2030, enfocados en alcanzar un futuro sustentable para la sociedad con el fin de lograr que la energía sea asequible y no contaminante (Naciones Unidas, 2022). De manera paralela, en México se cuenta con el Programa Nacional Estratégico de Energía y Cambio Climático del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (Conahcyt), que tiene por objetivo establecer la ruta de una Transición Energética Justa y Sustentable para México, y promover la participación mayoritaria de las energías renovables en la matriz energética nacional (Conahcyt, 2022).

Entonces, para cubrir la creciente demanda de energía y la dependencia de los combustibles fósiles, una alternativa es el hidrógeno, uno de los acarreadores de energía más prometedores que ha atraído atención a nivel global por su contenido energético por unidad de peso (142 kJ/g) y por su naturaleza libre de carbono, solo genera vapor de agua en la combustión (García-Depraect et al., 2019). Es importante señalar, que el hidrógeno puede ser usado en varias aplicaciones, para producir energía en celdas de combustible y máquinas o bien como insumo en otros procesos como la hidrogenación de grasas en la elaboración de alimentos, en la producción de fertilizantes nitrogenados, entre otros (Kanna et al., 2021).

Pero ¿Cómo producir hidrógeno? En este proyecto se enfocarán en los procesos biotecnológicos, como la fermentación oscura que es versátil al poder usar diferentes residuos orgánicos con alto contenido de carbohidratos. La factibilidad de producir biohidrógeno por fermentación oscura a partir de residuos de comida, aguas residuales de destilerías, y lactosuero, ha sido probada. Durante el proceso de fermentación oscura se producen ácidos orgánicos de base biológica (acético, propiónico, butírico, etc.) que tienen aplicaciones en las que se puede citar la producción de químicos o biopolímeros. A su vez, el efluente de la producción de hidrógeno podrá ser sometido a un proceso de digestión anaerobia para evaluar la producción de metano y la degradación de materia orgánica con el objetivo de aportar el tratamiento de este residuo, reduciendo el impacto ambiental por su descarga.

En este proyecto se investigarán los mecanismos que sustentan la fermentación oscura de tipo ácido-láctica, para mejorar la producción de biohidrógeno y ácidos orgánicos a partir de residuos agroindustriales como el suero de leche (generado en la producción de quesos), residuos de frutas y verduras, residuos lignocelulósicos y aguas residuales de bebidas destiladas (bagazo de agave y vinazas, respectivamente), mediante la implementación de un proceso innovador y rentable que aproveche las virtudes de la fermentación de tipo ácido-láctica.

En este proyecto colaboran personal científico de instituciones nacionales e interacionales, como el Centro Universitario de Tonalá de la Universidad de Guadalajara, la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y la Universidad de Valladolid. Si estás interesado(a) en temas de valorización de residuos en energía, y bioeconomía circular, el personal científico de la Unidad de Tecnología Ambiental del CIATEJ puede ayudarte https://ciatej.mx/investigacion/tecnologia-ambiental

Referencias:

Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT). Recuperado de: https://conahcyt.mx/pronaces/pronaces-energia-y-cambio-climatico/, 2023.

García-Depraect, O., Osuna-Laveaga, D.R., León-Becerril, E. (2019). A Comprehensive Overview of the Potential of Tequila Industry By-Products for Biohydrogen and Biomethane Production: Current Status and Future Perspectives. New Advances on Fermentation Processes.

Kannah, R.Y., Kavitha, S., Karthikeyan, O.P., Kumar, G., Dai-Viet, N.V., Banu, J.R. (2021). Techno-economic assessment of various hydrogen production methods–A review. Bioresource Technology, 319, 124175.

Organización de Naciones Unidad (ONU). Recuperado de: https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objetivos-de-desarrollo-sostenible/, 2023.