Árbol ramón: fuente de bioetanol
Por Marytere Narváez
Una de las tendencias actuales a nivel mundial es la búsqueda de fuentes alternativas para la producción de bioetanol. En el Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), centro público de investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), se ha desarrollado una metodología innovadora para la producción de bioetanol a partir del árbol ramón (Brosimum alicastrum).
De acuerdo con Raúl Tapia Tussell, investigador del CICY, 80 por ciento de la producción mundial de bioetanol es a partir de maíz y caña de azúcar actualmente. Estados Unidos, Brasil, China y Canadá destacaron como los principales productores en el año 2014, con una producción de 90 mil millones de litros, de la cual 65 por ciento proviene de fuentes de almidón, principalmente de maíz y trigo.
“Estudios recientes han demostrado que la semilla de ramón contiene más de 60 por ciento de almidón y un rendimiento anual de 95 a 100 kilogramos por árbol, esto hace al ramón un fuerte candidato para la producción de bioetanol”, señaló Tapia Tussell, quien es miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).
Liderado por Alfonso Larqué Saavedra, investigador emérito del centro público de investigación, el proyecto de investigación en torno al árbol ramón contempló en primera instancia el estudio de su morfología, lo que dio paso a los estudios de diversidad genética basados en marcadores moleculares, con los que se encontró una alta diversidad. Al procesar los marcadores moleculares basados en el ADN, es decir, la huella genética de estos individuos, se encontró que hay un agrupamiento en relación con la zona donde se realizó el muestreo.
En el cono sur de Yucatán, junto a Campeche, los árboles se agrupan con base en la relación demográfica, y al realizar un mapa de coordenadas principales se observó la formación de tres grupos: los árboles con crecimiento vertical, los de crecimiento descendente y los árboles en forma de bejuco. Esta fue la pauta para comprobar las hipótesis sobre la relación entre estos marcadores moleculares y la producción de semillas, que son las que componen la materia prima para la producción de bioetanol, conservando la identidad de las especies.
“Después de esto nos dimos a la tarea de estudiar la microbiota presente en la semilla de ramón, la cual va a ser nuestra materia prima, porque al usar levaduras comerciales se alcanzaron rendimientos por debajo de los esperados, la idea es utilizar microorganismos fermentativos nativos”, comentó el investigador.
A partir de ahí se realizó el estudio en pericarpio, testa y semilla, encontrándose 35 levaduras y ocho hongos filamentosos, entre el muestreo de Campeche y Yucatán; todos fueron aislados e identificados molecularmente. Con las pruebas morfofisiológicas se encontró una levadura candidata para este estudio: Candida tropicalis. Esta levadura fue aislada del pericarpio del fruto de ramón en la zona de Campeche, mostrando una alta actividad enzimática (amilolítica), ya que es capaz de degradar el almidón. De acuerdo con el investigador, hay reportes recientes donde se señala el uso de esta levadura inmovilizada para la producción de etanol.
“Paralelamente se inició la búsqueda de hongos capaces de realizar un bioproceso consolidado, es decir, que un solo tipo de microorganismo tenga la capacidad de desdoblar la molécula de almidón y fermentar los azúcares liberados a etanol”, indicó Tapia Tussell.
Alto rendimiento
Para la producción de bioetanol a partir de harina de ramón, el primer paso fue caracterizar la materia prima para conocer su estructura interior y ver de qué manera actuaban los hongos. Como resultado de estas observaciones al microscopio electrónico de barrido, se observó que el almidón se encontraba altamente encapsulado en una matriz proteica. Esta matriz proteica obstaculiza los sitios de acción de las enzimas comerciales de alto costo, que se usan para el desdoblamiento del almidón, resultando en una baja concentración de azúcares fermentables. Uno de los pretratamientos físicos utilizados logró una mayor exposición de los gránulos de almidón a las enzimas.
“Partimos de 5.9 gramos de azúcares reductores y alcanzamos 95 gramos por litro, siendo esta una buena concentración, ya que estamos en los rangos deseados para cualquier proceso fermentativo”, apuntó el investigador.
En la evaluación del proceso fermentativo, la levadura nativa (C. tropicalis) fue capaz de alcanzar rendimientos de 214 litros por tonelada, superiores al obtenido con la levadura comercial (Safoeno) de 100 litros por tonelada, demostrando así la utilidad de cepas nativas en este tipo de procesos.
Por otro lado, se evaluó la producción directa de etanol con la cepa BM-2. “Este hongo fue capaz de desdoblar el almidón y fermentar los azúcares liberados a etanol, alcanzando un rendimiento de 98 litros por tonelada de harina. Estamos muy satisfechos con estos resultados, ya que dan la pauta para iniciar la optimización de las etapas del proceso, que conlleven a alcanzar mayores rendimientos mediante un bioproceso consolidado, por lo que esperamos se nos otorgue la patente de producción de etanol a partir de harina de ramón”, concluyó el investigador.