¿Te imaginas poder transformar basura en un perfume? En el Instituto de Ingeniería de la UNAM Campus Juriquilla se desarrolla un proyecto de investigación donde los residuos orgánicos son convertidos en ácido caproico, un compuesto químico utilizado en la elaboración de perfumes.
El ácido caproico es una molécula que se encuentra de forma natural en el aceite de coco y aceite de palma. En estos aceites naturales, el ácido caproico se encuentra en muy bajas cantidades y debe emplearse un proceso de destilación para su extracción. Es por esto que los investigadores de la UNAM, trabajan en un proyecto de investigación donde bacterias utilizan los residuos orgánicos y el dióxido de carbono (CO2) como alimento, y los convierten en ácido caproico mediante un proceso de fermentación.
El proceso de fermentación para obtener ácido caproico tiene los mismos fundamentos que la fermentación que se emplea en la elaboración de cerveza o de vino. La fermentación es un proceso natural en el cual los carbohidratos contenidos en la materia prima (cebada, en el caso de la cerveza) se convierte en etanol por acción de microorganismos llamados levaduras. Para que las levaduras conviertan la cebada en etanol se requieren condiciones ambientales muy especiales. Por ejemplo, ausencia de oxígeno, una temperatura cercana a los 28 °C, nutrientes y, principalmente, un tipo especial de levadura. De forma similar, la fermentación de residuos orgánicos para producir ácido caproico requiere de condiciones ambientales especiales, como: la materia prima que será la fuente de carbohidratos, ausencia de oxígeno, temperatura de 37 °C, nutrientes, y principalmente, un tipo especial de bacterias. En el proyecto de investigación, los investigadores encontraron que las bacterias que producen el ácido caproico son de un tipo especial llamado Acinetobacter.
Las bacterias son organismos diminutos que no se ven a simple vista y se encuentran en todas partes, en el aire, suelo, agua, sobre nuestro cuerpo y dentro de él.
Cuando hablamos de bacterias, por lo general las relacionamos con enfermedades; sin embargo, existe una gran variedad de bacterias que proporcionan beneficios al hombre. Para distinguir entre bacterias nocivas y benéficas, los científicos designan nombres a las bacterias. Un claro ejemplo de bacterias benéficas, son las bacterias denominadas Lactobacillus casei que se encuentra en muchos alimentos lácteos y ayudan a mejorar la digestión. Por su parte, la bacteria Acinetobacter se encuentran naturalmente en el ambiente. Existe un grupo de bacterias Acinetobacter que causan enfermedades al hombre, pero existe un grupo benéfico que son utilizadas para producir ácido caproico. Los investigadores usan métodos moleculares modernos para distinguir entre el grupo de bacterias infeccioso y del grupo que no lo es.
Los experimentos realizados para producir ácido caproico a partir de residuos orgánicos incluyen varias etapas, como se describe a continuación. Primero, las bacterias Acinetobacter necesitan una fuente de alimento, los carbohidratos. Existen muchas fuentes de carbohidratos que se pueden utilizar, por ejemplo, la basura orgánica que se genera en nuestras casas como restos de pan y tortillas, o también, los rastrojos de maíz que quedan olvidados en los campos después de la cosecha. Estas fuentes de carbohidratos deben pasar por un proceso de molienda. Una vez hecho esto, la materia prima ingresa a un bio-reactor.
Un bio-reactor es un contenedor especial en donde las bacterias crecerán. Además de los carbohidratos, el bio-reactor se llena con agua, nutrientes y por supuesto, se agrega la bacteria Acinetobacter.
Después, el bio-reactor debe quedar en reposo por varios días a una temperatura controlada de 37 °C. Transcurrido de este tiempo, las bacterias acumulan tres compuestos químicos: vinagre (ácido acético), etanol y CO2. En la última etapa de la fermentación, el vinagre y etanol son condensados en la molécula de ácido caproico. Con este método, los investigadores son capaces de producir ácido caproico en las mismas cantidades encontradas en el aceite de coco. La meta final del proyecto es aumentar 10 veces la cantidad de ácido caproico, y de esta forma, reducir los costos de producción.
DRA. IDANIA VALDÉS VÁZQUEZ
INVESTIGADORA DE LA UNIDAD ACADÉMICA DEL INSTITUTO DE INGENIERÍA
UNAM, CAMPUS JURIQUILLA
REFERENCIAS
González-Tenorio D, Muñoz-Páez KM, Buitrón G, Valdez-Vazquez I. Fermentation of organic wastes and CO2 + H2 off-gas by microbiotas provides short-chain fatty acids and ethanol for n-caproate production. J CO2 utilization 2020.
