El manejo de residuos o basura es un tema prioritario en cualquier ciudad por ser una fuente potencial de contaminación ambiental, así como de emisiones de gases de efecto invernadero. En promedio, en nuestro país generamos cerca de un kilogramo de residuos sólidos urbanos por habitante al día, lo que se traduce en más de 118 mil toneladas diarias a nivel nacional, de las cuales cerca del 50 % son de origen orgánico.
Parte de esta gestión está enfocada en el reúso y tratamiento de residuos, principalmente de la fracción orgánica, que puede ser aprovechada para producir biometano, un valioso combustible con composición análoga al gas natural. Mediante el proceso biotecnológico llamado digestión anaerobia, se pueden producir entre 400 y 500 m3 de metano por cada tonelada de residuo sólido orgánico, con un poder calorífico de 35.9 MJ/m3.
A nivel mundial, la digestión anaerobia (DA) se considera una tecnología madura pero aún en crecimiento. Según la Asociación Europea de Biogás, la cantidad de nuevas plantas de DA aumentó drásticamente de 6,227 en 2009 a 17,439 en 2016, cerca del 10 % están asociadas al tratamiento de residuos sólidos orgánicos municipales.
En los Estados Unidos de América, el Consejo Americano de Biogás estima que se instalarán 14,000 nuevas plantas de DA en los próximos años[1]. En México, según un reporte publicado por la Red Mexicana de Bioenergía A.C., expertos mencionan que se producen actualmente cerca de 114 Mm3/año de biogás con una generación eléctrica de 109 GWh/año, esperando un aumento significativo de esta tecnología en sectores como el pecuario y agroalimentario en los próximos años[2].
La digestión anaerobia es un proceso mediado por una compleja red de microorganismos, basada en relaciones tróficas en secuencia, la descomposición de la materia orgánica sólida, la generación de ácidos orgánicos y por último la generación del biogás, que contiene principalmente metano y dióxido de carbono.
Esta cadena alimentaria puede verse como una gran red de interacciones tróficas entre cientos de especies de microorganismos. A pesar de esta complejidad, en los sistemas de digestión anaerobia a escala industrial la red de interacción parece construirse en torno a un conjunto de microorganismos claves o centrales, que sistemáticamente están presentes en la mayorÍa de los procesos de digestión anaerobia. Esto apunta hacia la importancia de los miembros característicos de la red alimentaria que determinan el rendimiento de la digestión anaerobia.
El identificar a estos microorganismos claves es fundamental para el monitoreo de los sistemas de digestión anaerobia, ya sea como indicadores de estabilidad cuando están presentes o como indicadores de problemas operacionales cuando su abundancia baja.
En la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería de la UNAM, hemos desarrollado diversas técnicas para el monitoreo de microorganismos claves de la digestión anaerobia. El reto de implementar sistemas de monitoreo es la abundancia de los mismos: al hablar de unos cuantos dentro de una red de cientos es como “buscar una aguja en un pajar”.
Actualmente, mediante técnicas basadas en el material genético, como el secuenciamiento masivo o la PCR cuantitativa en tiempo real (del inglés quantitative polymerase chain reaction) hemos identificado y cuantificado a estos microorganismos claves para la digestión anaerobia, con el fin de establecer bioindicadores de estabilidad del proceso.
El doctor Julián Carrillo Reyes es investigador de la Unidad Académica del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla
[1] https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110637
[2] https://rembio.org.mx/newsite/wp-content/uploads/2020/11/Situacion-actual-y-escenarios-para-el-desarrollo-del-biogas-en-Mexico.pdf
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