En un esfuerzo por mejorar la producción de biogás a partir de residuos de nopal, investigadores del Departamento de Ingeniería Ambiental del Instituto de Ingeniería de la UNAM están analizando las reacciones bioquímicas que se producen durante la fermentación de este recurso. El proyecto, liderado por el investigador Simón González Martínez, busca optimizar un proceso que, hasta ahora, no se había explorado de manera sistemática.
Un enfoque innovador en la fermentación
González Martínez explicó que su hipótesis se centra en la posibilidad de realizar una fermentación etanólica eficiente, lo que permitiría una generación más rápida y eficaz de biogás. Este estudio cuenta con el respaldo del Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica de la UNAM y de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación, y está siendo desarrollado por estudiantes de licenciatura y maestría.
El nopal, conocido científicamente como Opuntia ficus-indica, tiene un alto contenido de carbohidratos, lo cual favorece una fermentación rápida. El equipo de investigación está determinando cuánto etanol se puede producir, en qué condiciones y en qué cantidades. Este proceso implica dos etapas bioquímicas principales: la fermentación anaeróbica, en la que microorganismos transforman carbohidratos en ácidos orgánicos y alcoholes, y la acción de metanógenos que convierten estos residuos en biogás.
Desafíos y oportunidades en la producción de biogás
Sin embargo, el proyecto enfrenta un desafío importante: si se produce ácido más rápido de lo que los metanógenos pueden consumir, el medio se acidifica y la producción de biogás se detiene. “Buscamos un equilibrio que a veces es difícil de mantener desde el punto de vista bioquímico”, destacó el académico. Al favorecer la producción de etanol en lugar de ácidos, se evita la disminución del pH, facilitando el equilibrio entre los diferentes grupos de microorganismos involucrados.
El equipo ha descubierto que no hay diferencias significativas en la obtención de combustible entre las diferentes variedades de nopal, como los nopales cambray y los de penca grande. Actualmente, un tesista comenzará a analizar nopales de diferentes edades para determinar cómo varían las concentraciones de carbohidratos.
A pesar de sus ventajas, el nopal presenta dos desventajas técnicas: su alto contenido de agua, que puede llegar hasta el 95%, y el mucílago, una sustancia viscosa que se libera al cortarlo. “Si tenemos una tonelada de material, en realidad son 950 kilos de líquido. Por eso, la planta de producción de biogás debe estar cerca del lugar de cultivo para reducir costos de transporte”, aclaró González.
En México, se producen casi un millón de toneladas anuales de nopal, siendo Milpa Alta y sus alrededores en el estado de Morelos las principales zonas productoras. La cosecha se lleva a cabo manualmente, y aproximadamente el 10% de la producción se pierde debido a factores como el granizo o daños por aves. En total, el desperdicio podría alcanzar hasta el 15% en el proceso de producción del biogás.
Finalmente, el residuo que queda tras la producción de biogás puede transformarse en digestatos, que son excelentes mejoradores del suelo agrícola. Aunque ya existen empresas en San Luis Potosí y Aguascalientes que producen biogás a partir de nopal, lo hacen a pequeña escala y sin los procesos óptimos, lo que representa una oportunidad para implementar mejoras en la producción en Milpa Alta, donde el equipo de investigación ya ha tenido acercamientos con los productores locales.
