La energía del futuro La preocupación mundial aumenta en la medida en que disminuye
el petróleo. Según estudios de expertos, de continuar la tendencia actual de consumo de hidrocarburos, en unos 40 años se terminarán las reservas de crudo en el mundo y seguirán en aumento las actividades humanas con sus consecuentes efectos sobre el medio ambiente, incluyendo los gases con efecto invernadero que favorecen el calentamiento global y el cambio climático. El consumo mundial de energía pasó de 68,000 millones de barriles de petróleo crudo en 2000 a 77,237 en 2005. El crecimiento medio anual es de 2.6% (China 10.8%; India 3.9%, México 1.6%), con el respectivo aumento de los precios de recursos no renovables.
La energía del futuro
En este contexto, el mercado demundial las energías renovables y esto reflejaelel La preocupación aumenta enselaexpande medidarápidamente en que disminuye grado de preocupación global por la dependencia en el combustible fósil y las consecuencias de su petróleo. Según estudios expertos, de continuar la tendencia actual consumo excesivo. En el 2009 y por de segundo año consecutivo, en Estados Unidos y en Europadela capacidad energética agregada superó a la40 capacidad convencional. En este consumo derenovable hidrocarburos, en unos años seenergética terminarán las reservas mismo año, ya más de 85 países habían establecido algún tipo de política para la promoción y uso de de crudo en el mundo y seguirán en aumento las actividades humanas biocombustibles en comparación con los 45 países existentes en 2005. Los cinco principales producsus (2009) consecuentes efectos sobre el Unidos, medioBrasil ambiente, incluyendo los tores decon biodiesel son Francia/Alemania, Estados y Argentina.
gases con efecto invernadero que favorecen el calentamiento global y el
Bajo esta premisa, el Plan Estatal de Desarrollo tiene el objetivo fundamental de contribuir a cristalizar las aspiraciones que comparten el gobierno y la sociedad en el tema científico,cambio medianteclimático. la generación de conocimientos y la formación recursos humanos; resultadosde de barriles investigación El consumo mundialdede energía pasó ladeutilización 68,000demillones de y desarrollo tecnológico en la producción de bienes y servicios, y la vinculación de actores en el proceso petróleo crudo en 2000 a 77,237 en 2005. El crecimiento medio anual de modernización tecnológica y de innovación en beneficio de la población yucateca.
es de 2.6% (China 10.8%; India 3.9%, México 1.6%), con el respectivo
El financiamiento adecuado y sostenido en este sentido, aumenta el número no de quienes realizan aumento de los precios de recursos renovables. investigación y desarrollo tecnológico, asegura las condiciones imprescindibles para llevar a cabo En este contexto, el mercado de las energías renovables se expande su actividad con el mayor nivel de excelencia y amplía los espacios donde ésta se realiza. La agenda rápidamente y esto el gradoque de se preocupación global por laSalud, depencientífica en Yucatán tiene seisrefleja áreas prioritarias atienden de manera decidida: Educación,dencia Agua, Alimentación, Hábitat y Energía, además de dos vertientes fundamentales como son el en el combustible fósil y las consecuencias de su consumo exceDesarrollo del Pueblo Maya y el Desarrollo Costero.
sivo. En el 2009 y por segundo año consecutivo, en Estados Unidos y en
Lo queEuropa se busca es acciones científicas, tecnológicas, de innovación de alto y la la promover capacidad energética renovable agregada superó a laimpacto, capaciformación de recursos humanos especializados que contribuyan al desarrollo regional, a la colabodad energética convencional. ración e integración de las regiones del país y al fortalecimiento de los sistemas locales de ciencia, En el 2009 ya más de 85 países habían establecido algún tipo de política tecnología e innovación.
para la promoción y uso de biocombustibles en comparación con los 45
En este número encontrará, amable lector, el tema de la Energía y los esfuerzos de los centros de países existentes en 2005. Los cinco principales productores de biodiesel investigación en Yucatán (nueve del SIIDETEY) por encabezar proyectos que buscan producir alter(2009) Estados Unidos, y Argentina. nativas renovables queson vanFrancia/Alemania, desde los biocombustibles, hasta el diseño deBrasil estructuras que buscan aprovechar el poder de la naturaleza. En México, la agenda prioritaria en ciencia, tecnología e innovación des-
crita en el Muchas gracias.
Plan Nacional de Desarrollo 2007- 2012, establece un conjun-
PRIMER SIMPOSIO
Actividades de Investigación Desarrollo Tecnológico en
y
Energía
renovable
El Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY) fue el escenario de 17 exposiciones sobre los proyectos que se realizan en el estado que incluyen el tema de la Energía Renovable. Nueve instituciones del SIIDETEY participaron en este simposio presentando los avances de los programas que encabezan y sus perspectivas
Apoyos a Proyectos de Energía Renovable en el Sureste
Agenda prioritaria en ciencia, tecnología e innovación El Plan Nacional de Desarrollo 2007-2012 establece un conjunto de prioridades que han sido incorporadas en los programas sectoriales de mediano plazo, a saber: Salud, Educación, Alimentación, Medio ambiente, agua y cambio climático, Energía, Crecimiento económico y desarrollo sustentable, 7) Combate a la pobreza, 8) Seguridad, 9) Gobernabilidad, 10) Población, equidad y género, 11) Infraestructura, y 12) Turismo 1) 2) 3) 4) 5) 6)
El sector ciencia y tecnología establece como factores fundamentales del desarrollo en esta materia la educación de calidad y el fortalecimiento de ciencia básica y aplicada, el desarrollo tecnológico y la innovación para contribuir a mejorar el nivel de vida de la sociedad y lograr una mayor competitividad. En este sentido se impulsarán prioritariamente las siguientes áreas científico-tecnológicas:
Biotecnología Medicina Energía Medio ambiente Tecnologías industriales de fabricación Materiales Nanotecnología Tecnologías de la información y las telecomunicaciones 9) Matemáticas aplicadas y modelación 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)
CONACYT busca promover acciones científicas, tecnológicas, de innovación de alto impacto, y la formación de recurso humano especializado
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que contribuya al desarrollo regional, a la colaboración e integración de las regiones del país y al fortalecimiento de los sistemas locales de ciencia, tecnología e innovación. El monto autorizado en el PEF 2010 más los recursos disponibles en Fondo es de 490 MDP y se canalizará a problemáticas, necesidades u oportunidades de desarrollo regionales, promoviendo la interacción e integración, además de dar énfasis a proyectos de impacto regional que propicien el desarrollo socioeconómico; así como al desarrollo de grupos de investigación multidisciplinarios de carácter regional.
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Apoyos a Proyectos de Energía Renovable en el Sureste Por su naturaleza regional, los apoyos podrán complementar los esfuerzos realizados a través de los Fondos Mixtos. Está constituido como una nueva herramienta que fomenta, junto con las entidades y municipios, el desarrollo armónico, sustentable y equilibrado de las regiones del país. Por el momento se encuentran en evaluación dos convocatorias en 2009-C1, 2010-C2 y 2010-C3. En el FORDECyT, Convocatoria 2009, se presentaron 117 propuestas, de las cuales fueron seleccionadas 26. En la Convocatoria 2010-1 se aceptó financiar el proyecto “Creación del Laboratorio de Energías Renovables del Sureste (LENERSE)”, del Centro de investigación Científica de Yucatán con un monto de 33 millones 165 mil 727 pesos. Convocatoria 2010-2 (resultados 17 de enero de 2011).
FONDOS MIXTOS Son fideicomisos que los gobiernos de las entidades federativas y/o de los municipios, junto con el CONACYT, constituyen para destinar recursos al fomento de la investigación científica y del desarrollo tecnológico en ese estado o municipio. Los proyectos que FOMIX ha respaldado en este sector son: “Polo Tecnológico Nacional para el Desarrollo, Investigación y Pruebas Analíticas en Biocombustibles” con 42 MDP y cuyo objetivo general consiste en diseñar, construir, establecer y operar el Polo Tecnológico Nacional para el Desarrollo de Investigación y Pruebas Analíticas en Biocombustibles, materias primas y co-productos. Abastecer la demanda de productores
estatales de evaluar la calidad del biodiesel que está por producirse en los siguientes meses, así como de las materias primas y co-productos generados. Productos Esperados: 1. El Polo Tecnológico de Desarrollo de Investigación y Servicios Analíticos en Biocombustibles equipado y habilitado para prestar servicios a productores estatales y empresas en el área de biodiesel (inicialmente). 2. Los métodos de prueba marcados por la norma prEN 14214 para biodiesel y las aplicables a materia prima y co-productos puestas a punto en los equipos adquiridos, con técnicos capacitados. 3. En base a la experiencia obtenida con los métodos de prueba establecidos en la norma europea, la participación del Grupo de Trabajo en la elaboración de la Norma Oficial Mexicana.
Energía solar y eólica en la UADY Antecedentes 1995. Inicia la licenciatura en Ingeniería Física, contempla área de concentración en energía. 2001. Se crea el laboratorio de Energía. 2003. Se crea el laboratorio de Ciencias de Materiales. 2004. Inicia la licenciatura en Ingeniería en Mecatrónica, contempla optativas del área de energía. 2005. Se crean los laboratorios de Circuitos Eléctricos, Instrumentación y Control, Control Industrial, Mecatrónica y Mecánica Industrial. 2009. Se crea el laboratorio de caracterización de celdas solares y materiales con aplicaciones fotovoltaicas. 2010. Se aprueba la opción en Energías Renovables de la Maestría en Ingeniería, iniciando la primera generación en agosto de 2011.
• Implementación de un laboratorio de caracterización y certificación de sistemas de energías renovables (solar, eólica). • Instrumentar un edificio inteligente basado en energía renovable con fines de capacitación y demostración del uso de tecnologías de eficiencia energética. • Desarrollar sistemas mecatrónicos para manejo inteligente de energía en edificios.
Evaluación de los recursos renovables solar y eólico en el estado de Yucatán Responsable: M. en C. Rolando Soler Bientz. Metas: • Crear la infraestructura física requerida para medir, procesar y almacenar los parámetros
INFRAESTRUCTURA FÍSICA Laboratorio de Energía
Proyectos de investigación vigentes: Creación del Laboratorio de Energías Renovables del Sureste (LENERSE) (SP6. Sistemas Integrados). Responsable: Dr. José Ángel Méndez Gamboa.
Sistema hibrido de generación de energía eléctrica Solar – eólica: Sistema de generación fotovoltaica de Silicio monocristalino de 2.4 kW. Generador Eólico Bergey de 1.5 kW. Sistema de banco de baterías para el almacenamiento de la energía generada. Sistema de lógica y control de distribución de la energía generada. Estación solarimétrica para la caracterización del recurso solar. Estaciones anemométricas para la caracterización del recurso eólico (7). Sistema de caracterización de la energía generada del sistema hibrido solar - eólico. Estación fotovoltaica para aplicaciones rurales de 600W. Sistema de bombeo fotovoltaico. Sistema de generación de vapor. Sistema de generación convencional de energía eléctrica a base de gasolina.
Metas: • Desarrollar un sistema de interconexión a la red pública para la integración de sistemas híbridos de generación de energía eléctrica con fuentes renovables.
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eólicos y solares en forma estandarizada, homologada y certificada por los organismos internacionales correspondientes. • Crear y mantener actualizado un mapa de la distribución de recursos solares y eólicos en el estado de Yucatán durante un período de estudio a 10 años, en total congruencia con los estándares internacionales en la materia. • Facilitar el desarrollo de proyectos específicos de investigación-desarrollo que potencie el empleo de los recursos renovables solar y eólico. • Promover el empleo de aplicaciones de las energías solar y eólica en la comunidad.
BIOGÁS/BIOMETANO
La Escuela Verde: Tecnología para la sustentabilidad energética Responsable: Dr. Mario Pérez Cortes.
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Metas: • Integrar una serie de soluciones para el ahorro y generación de energía, reciclado de residuos, todos orientados a las escuelas. • Generar energía eléctrica con fuentes renovables, en particular la eólica. • Sistema de gestión inteligente de energía, con tecnología local. • Generar un vehículo eléctrico para transporte de residuos orgánicos y una planta de procesamiento de residuos para reutilizarlos como abono. Diseño de sistemas híbridos de generación de energía controlados por técnicas neurodifusas Responsable: Dr. Luis Ricalde Castellanos Metas: • Construcción del prototipo de un sistema de generación eléctrica por turbina de viento y celdas fotovoltaicas. • Diseñar e implementar un sistema de monitoreo de variables de estado en el proceso de generación. • Diseñar un controlador neuronal adaptable para sistemas no lineales. Obtener un modelo matemático que describa completamente el sistema a automatizar. Desarrollar un sistema de control inteligente basado en concepto de redes neuronales para el control de velocidad en presencia de incertidumbres.
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FIG. 1
Este proyecto ha sido presentado a SEDUMA en diciembre del año pasado
el Dr. Rutilio Nava Montero y MIA Aldo Magaña Pietra. CA de Química Fundamental y Aplicada Dr. Cristian Carrera Figueiras Dr. Alejandro Ávila Ortega BIOELECTRICIDAD -Evaluación electroquímica de materiales anódicos en celdas de combustible microbianas FOMIX-Gobierno del Estado 2009 -Síntesis y caracterización de polímeros iónicos y su aplicación en celdas de combustible Evaluación electroquímica de materiales anódicos en celdas de combustible microbianas con Geobacter sulfurreducens (1)
Evaluación electroquímica de materiales anódicos en celdas de combustible microbianas con Geobacter sulfurreducens (2) Se desarrollan y estudian diferentes materiales modificados: Tela de carbón Toray (TCT) TCT recubierta con PAni Fibras de acero c/s recubrimiento PAni, Grafito c/s recubrimiento PAni Nanofibras de carbono y nanofibras de carbono recubiertas con PAni. La estructura y composición de los ánodos son caracterizadas mediante espectroscopía de infrarrojo y microscopía electrónica de barrido. Su desempeño electroquímico se evalúa mediante espectroscopía por impedancia electroquímica. Publicación internacional
CA de Energía y Tecnología BIOGÁS/BIOMETANO Propuesta alternativa para la disposición final de los residuos sólidos porcícolas del Estado de Yucatán FOMIX-Gobierno del Estado 2004-05 Participantes: IQI José Carlos Peraza Lizama* Dr. Carlos M. Rubio Atoche, IQI Alan García Lira, Dr. Roberto Belmar Casso, Dra. Diana Cabañas
Materiales modificados con polímeros conductores como polianilina (PAni) sobre Pt, polianilina fluorinada, 1-4 naftoquinona, Mn2+, Ni2+, Fe3O4, Fe3O4/Ni2+, entre otros, incrementan las eficiencias, reduciendo los costos.
Las celdas de combustible microbianas (CCMs) son un método novedoso y limpio para la obtención de electricidad, a partir de la conversión microbiana de materia orgánica. La eficiencia de las CCMs depende de numerosos factores; por ejemplo, la composición de los ánodos.
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“Electrochemical evaluation of Ti/TiO2-polyaniline Anodes for Microbial Fuel Cells using Hypersaline Microbial Consortia for Syntheticwastewater Treatment”. Journal of New Materials For Electrochemical Systems. Vol. 13, 1. 2010. Xochitl D. Benetton, S.G. Navarro-Ávila, C. Carrera-Figueiras.
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CA de Energía y Tecnología Síntesis y caracterización de polímeros iónicos y su aplicación en celdas de combustible • Síntesis de los polímeros y elaboración de películas. • Caracterización fisicoquímica de los productos de síntesis (DSC, DMA, FTIR). • Preparación de otros materiales basados en metodologías similares. Proyectos actuales CA de Ingeniería de Sistemas de Proceso
Dr. Julio C. Sacramento Rivero (SNI-C) Dr. Luis Enrique Vilchiz Bravo (SNI-C) Dra. Elizabeth León Rodríguez (SNI-C) Dr. J. Antonio Rocha Uribe Dra. Claudia A. Ruiz Mercado BIODIESEL 1. Biodiesel a partir de aceites vegetales residuales 2. Diseño de fotobiorreactores para el cultivo de microalgas 3. Evaluación de la sostenibilidad de biorrefinerías
Sostenibilidad de biorrefinerías (2)
Proyecto propuesto para el PICQB
Diseño conceptual de una biorrefinería en Yucatán Recursos naturales
Extracción de materias primas
Incineración y Recuperación Relleno Sanitario
Reciclaje de materiales y componentes
Reutilización
Servicios que se ofrecen al sector productivo: • Diagnósticos de energía • Programas de ahorro de energía • Calidad de energía • Estudios de Balanceo • Estudios para corrección de FP y THD • Análisis para la administración de la demanda y hora pico • Mediciones de parámetros eléctricos en equipos • Mediciones y estudios de subestaciones • Obtención de planos unifilares • Medición Tierras Físicas Más de 35 servicios realizados con éxito
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Biodiesel de AVR (3) • Propuesta en curso (FORDECYT 2010) en conjunto con CINVESTAV e iniciativa privada. • Construcción de dos plantas piloto para producción de biodiesel de AVR. Biodiesel de microalgas (1) • Tesis de Licenciatura en curso • Diseño de un fotobiorreactor para cultivo de microaglas (Chlamydomonas reinhardtii) Biodiesel de microalgas (2) • Proyecto propuesto para el PICQB • Evaluación de las mejores condiciones de cultivo (Chlorella vulgaris). BIORREFINERIAS 1. Evaluación de la sostenibilidad de biorrefinerías 2. Propuesta de una biorrefinería para Yucatán
Sostenibilidad de biorrefinerías (2) • Proyecto propuesto para el PICQB • Diseño conceptual de una biorrefinería en Yucatán
Empacado y Distribución
CATe División Industrial
Biodiesel de AVR (2) Proyecto propuesto para iniciar en el PICQB Evaluación de las condiciones de reacción (AVR) en medio básico, ácido y condiciones subcríticas.
Sostenibilidad de biorrefinerías (1) • Proyecto financiado PROMEP 2009. • Metodología de evaluación
Diseño y Producción Desecho
Uso y Mantenimiento
Biodiesel de AVR (1) Proyecto autofinanciados para alumnos de licenciatura: Evaluación de las mejores condiciones de reacción en un medio básico. • Rendimientos > 92% • Densidad relativa: 0.8 • Componentes mayoritarios: 16:0 18:1 cis
CA de Energía y Tecnología Proyectos y Servicios en: Uso Eficiente de Energía y Energía Alternas Proyectos que se ofrecen al sector productivo: • Proyectos de iluminación eficiente • Proyectos de AC eficiente • Proyectos de Iluminación Solar (Desarrollo de controlador inteligente) • Proyectos de Calentadores Solar (Mejora de la eficiencia térmica y tiempo de recuperación) • Proyectos de vehículos eléctricos (Mejora de la autonomia) • Proyecto de Administradores de Energía programables
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• Proyectos para pruebas de calidad y eficiencia de equipos (AC, Lámparas, Neveras) • Proyectos de Telecontrol de sistemas de bombeo GSM Más de 15 proyectos realizados con éxito
Energía Oceánica Unidad Multidisciplinaria de Docencia e Investigación
Los elementos de investigación que monitorea la UMDI-Sisal son el oleaje, mareas, corrientes por gradientes térmicos y densidad, corrientes por marea, viento, gradiente térmico, biomasa, gradiente salino-osmosis, geotermia -ventilas submarinas.
La Unidad Multidisciplinaria de Docencia e Investigación de la Universidad Nacional Autónoma de México trabaja en proyectos de investigación para aprovechar la fuerza de los océanos como alternativa para la generación de energía en México. Los proyectos que encabeza la UMDI-Sisal son los siguientes: 1. Cuantificación del potencial de mareas en el alto golfo de California. 2. Desarrollo de un dispositivo para transformar la energía cinética de las corrientes marinas (Hidrogenerador IMPULSA). 3. Implementación de una planta desaladora de agua de mar en el campus Sisal con energías renovables (sol y viento). 4. Caracterización de la capa límite atmosférica costera y del potencial eólico efectivo del noreste de la península de Yucatán.
Se busca establecer políticas específicas para aumentar el uso de energía eléctrica de fuentes renovables para el 2015 y pasar del 15 por ciento a 20 por ciento, lo que, además, significaría mayores recursos gubernamentales a este tipo de proyectos. En México, por ejemplo, el Gobierno establece algunos incentivos fiscales para el uso de fuentes renovables.
PROYECTOS Cuantificación del potencial de mareas en el alto golfo de California
Turbina IMPULSA Investigación y Desarrollo
Mareomotrices
Los elementos de investigación son: Oleaje, mareas, corrientes por gradientes térmicos y densidad, corrientes por marea, viento, gradiente térmico, biomasa, gradiente salino-osmosis, geotermia -ventilas submarinas. El recurso es abundante; el litoral mexicano alcanza los 11 122 km con una superficie de 357,795 km2 de plataforma continental y una zona económica exclusiva de 2 millones 946,825 km2.
Implementación de una planta desaladora con energías renovables (Sol y viento)
Se pretende conocer la cantidad y calidad de la energía disponible mediante mediciones o modelos numéricos, y en algunos casos con la combinación de ambos. La IEA (International Energy Agency) es la entidad mundial que se encarga de monitorear los Sistemas de Energía Oceánica (OES por sus siglas en inglés) y realiza la revisión y el intercambio de informaciones con la finalidad de desarrollar recomendaciones prácticas para probar y evaluar OES.
Capacidad 1000 gpd (3785 lts/dia) Con 8 hrs diariasg1261 lts/dia (37830 lts/mes) Dimensiones 3x6.5 m Bomba principal 3HP=2236 W Bomba de alimentación 0.75 HP=559 W 2 Bombas auxiliares 0.5 HP=745 W Total de potencia 3550 W
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Caracterización de la capa limite atmosférica costera y del potencial eólico efectivo
Equipo de medición de parámetros meteorológicos con anemómetros sónicos (5 a cada 10 m)
Globo cautivo para la medición de variables meteorológicas
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Instituto Tecnológico de Mérida
El Instituto Tecnológico de Mérida cuenta con una historia sólida en la investigación y docencia; sus ingenierías son reconocidas a nivel regional así como su carrera en Administración. Ingenierías: Química; Bioquímica, Ambiental, Civil, Electrónica, Eléctrica, Mecánica, Industrial y Gestión Empresarial. Administración. Maestrías: Administración, Planificación de Empresas, Ciencias en Alimentos y Biotecnología, e Ingeniería. Doctorado en Ciencias en Alimentos y Biotecnología. Algunos de sus proyectos de trascendencia: • “Producción de etanol y otros energéticos a partir de jugo de henequén” (CONACYT 1981). • Creación de una granja autosustentable.
En el año 2009 se presentó el proyecto con la empresa Ener all del grupo PLENUS, una propuesta FOMIX-COMEY denominada: “Desarrollo de un proceso sustentable para la producción de etanol biocombustible a partir de sorgo dulce”. El Tecnológico realiza, a través del fondo PROINNOVA-CONACYT, el proyecto piloto de nuevos cultivos no alimenticios para obtención de biocombustibles 2ª. (2g) en tierras subutilizadas en Yucatán, con un monto de $ 16,724,000.00 dirigido por la Dra. Elizabeth Ortiz Vázquez. En este proyecto participa el Instituto Tecnológico de Tizimín en: • Mejoramiento genético • Tratamiento de vinazas • Producción de inoculantes Los objetivos que se plantean para este proyecto están encaminados a desarrollar nuevas
Proyectos de Investigación
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Las capacidades son: • Planta piloto de fermentaciones de 250 litros • Equipo de destilación semi-industrial para la obtención de etanol anhidro. • Planta académica • Planta estudiantil. En el fondo INNOVAPYME, el Instituto Tecnológico de Mérida participa con el proyecto “Diseño y desarrollo de una tecnología termosolar con materiales no convencionales al vacío para nuevos procesos y aplicaciones”, con un monto de $ 4,042,000.00.
Instituto Tecnológico de Conkal
• Red Energía CONACYT • Red SINAREFI Jatropha curcas • Participación en el establecimiento de 10000 ha de J curcas en Chiapas
El Instituto Tecnológico de Conkal forma parte del Sistema Nacional de Educación Superior Tecnológica (SNEST) y depende de la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST). Cuenta con 5 Licenciaturas: Ingeniería en Agronomía; Ingeniería en Desarrollo Comunitario; Licenciatura en Biología; Licenciatura en Administración e Ingeniería en Tecnologías de la Información y Comunicaciones- Sus posgrados son: Maestría en Ciencias Producción Pecuaria Animal y Maestría en Ciencias Horticultura Tropical; el Doctorado que imparte es en Ciencias en Agricultura Tropical Sustentable.
variedades de semillas de higuerilla y sorgo dulce a través de la biotecnología para la obtención a nivel piloto de biocombustibles de segunda generación (biodiesel y bioetanol) y la creación de plantas piloto para extracción y proceso experimental y evaluación de rendimientos.
puede representar:
En cuanto a proyectos de investigación, el ITConkal inicia con los estudios con Jatropha curcas en 1996. • Estudios de composición química • Proceso de detoxificación • Uso en la alimentación animal • Uso de aceite como molusquicida • Uso del Aceite como insecticida • Estudio de Entomofauna asociada • Caracterización morfológica de ecotipos. Metas: La producción de bioenergía para el área rural
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-Diversificación e incremento de la producción del agro -Diversificación de ingreso y empleo en áreas rurales -Crecimiento del sector primario como productor de energía -Valor agregado a tierras degradadas u ociosas -Posible mercado de exportación -En el campo mexicano ya existe una infraestructura para uso de biodiesel, no es necesario migrar a otro tipo de maquinaria. -El desarrollo del sector forestal con uso de recursos no maderables será importante para la cogeneración de energía eléctrica y biodiesel. Irrigación -Cadena de frío -Equipos y procesos de post-cosecha dependientes de calor -Se reduce la dependencia de petróleo -Inversión en infraestructura -Voluntad política para la cogeneración y producción de energía eléctrica -El cultivo tiene potencial para la obtención de biodiesel y la reforestación, dando un valor agregado a las áreas ya afectadas.
Los Resultados del efecto molusquicida del aceite crudo y concentrado de Piñón Jatropha curcas para controlar la babosa Vaginulus sp. son: -El uso actual del suelo para la producción de rumiantes es cercano a las 900000 ha las cuales pueden ser transformadas en sistemas silvopastoriles promoviendo la diversificación de la producción -La ubicación geográfica de la Península de Yucatán es privilegiada para cubrir el mercado de US , Europa, el Caribe y Centro América -Existe la infraestructura industrial para el procesamiento de la soya que con modificaciones puede ser utilizada para la industrialización de J curcas -Los subproductos de la industria del biodiesel (pasta) tiene un mercado potencial interno, reduciendo la importación de soya y el costo de producción de no rumiantes -El cultivo de J curcas es una opción importante para elevar la calidad de vida de los pobladores del campo yucateco. Se requiere: • Producir de manera sustentable • No afectar la fertilidad del suelo • Hacer uso racional del agua • Uso de estrategias de MIP • No competir con de áreas dedicadas a la producción de alimento, uso áreas marginales • Establecer sistemas de producción que sean viables los primeros cinco años. Se trabaja en: Agronomía y Biología Genética Plagas y enfermedades -Bioecología de insectos -Fauna benéfica -Fauna nociva -Control de plagas (MIP) -Diagnóstico y control de Enfermedades -Sistemas de producción -Producción -Suelo -Servicios ambientales -Producción animal Nutrición animal -Detoxificación -Sistemas agroforestales -Apicultura -Economía
• Efectivo independientemente de la fuente y dosis • Eficiencia determinada por la capacidad de eliminar el principio activo con el exudado viscoso. • La importancia del aceite del piñón (J. curcas): • Cerco vivo (cuatro plantas/m lineal = 800 gr de semilla que equivale a 100 a 120 ml de aceite crudo por año). Los Resultados del efecto fitotóxico e insecticida del aceite crudo y concentrado de Jatropha curcas, para el control del picudo del chile (Anthonomus eugenii C) son: • Efecto insecticida • El tratamiento del 10%, presentó quemaduras leves al follaje en el ensayo de fitotóxicidad, por lo que únicamente se evaluaron las dosis del 1.0, 2.5 y 5.0%. • El mayor porcentaje de mortalidad se encontró al 5%, los cuales resultaron estadísticamente iguales con 47 y 50%. • El testigo (metomilo) presentó 100 % mortalidad, que lo hace estadísticamente superior a los demás. • Los otros tratamientos no tuvieron diferencias estadísticas presentando valores del 12.5 al 15% de mortalidad. El testigo absoluto (agua) presentó menos del 3% de mortalidad. Utilización de la Jatropha curcas en la alimentación de ovinos de pelo
pasta de soya • No hay gran diferencia entre los ácidos grasos presentes en las variedades de J. curcas. Caracterización de la actividad hemaglutinante y efecto del tratamiento térmico Objetivo: Estudiar la neutralización de la actividad hemoaglutinante con el tratamiento térmico. Conclusiones • El compuesto hemoaglutinante es hidrosoluble. • Independientemente del tratamiento térmico y el tiempo de exposición el compuesto es termoestable. • En general a una concentración de 25 mg mL-1 no se presenta la hemoaglutinación (macroscópica). • Las variedades no tóxicas y la tóxica presentan actividad hemoaglutinante a 50 y 100 mg mL-1 , existe variación entre ecotipos. • El desengrasados incrementa la actividad hemoaglutinante. • Son más sensibles los glóbulos rojos de ovino
Chiapas Hidalgo
Objetivo: Composición química de semillas procedentes de tres diferentes sitios en México Resultados: • No hay diferencias en el extracto etéreo entre las variedades tóxicas y no tóxicas. • Todas las variedades tienen un buen potencial para la producción de aceite, superior a los obtenidos con Soya, Cacahuate, Girasol, Linaza y Ajonjolí. • El contenido de PC de la pasta tiene un gran potencial para ser utilizada en la alimentación animal y es comparable a substratos como la
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Veracruz
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Tratamiento de detoxificación de la J. curcas utilizando alcohol como solvente Objetivo: Tratamiento de la pasta tratada con alcohol y tratamiento térmico, evaluando el comportamiento del ovino Pelibuey.
Evaluación de la pasta de J. curcas tratada con solventes y temperatura en pollos de engorda Objetivo: Evaluar el comportamiento de pollos de engorda al consumir pasta de J. curcas cruda, tratada con hexano o alcohol y sometida a un tratamiento térmico de calor húmedo como procedimiento detoxificador. Conclusiones -Dosis 10 g/kg PV/d -Las aves son menos sensibles a los tóxicos de la J. curcas -Tanto JC y JCT son tóxicas aún con el tratamiento térmico. -La diferencia entre JH y JHT hacer suponer que aun con el tratamiento térmico se conserva algún componente tóxico.
Conclusiones -Después de 30 d de consumo no se presentaron síntomas de toxicidad con un consumo diario de 7JAT equivalente a 2.0 g kg-1 PV. -No se deprimió el consumo voluntario -El lavado con alcohol con siete reflujos y el tratamiento térmico fue suficiente para eliminar los principios tóxicos. Se puede substituir la pasta de soya con 7JAT -Utilización de la pasta detoxificada de J. curcas como substituto de la pasta de soya en ovinos alimentados con forrajes de mala calidad -Evaluar el efecto sobre el comportamiento alimentario, digestibilidad, cinética y parámetros ruminales -El consumo y digestibilidad, el comportamiento ingestivo, pasaje de sólidos y líquidos en 7JAT fue similar a la PS -Durante 36 días no se observaron signos clínicos de toxicidad con niveles de 7JAT de 3.7 g kg-1 PV0.75. -El N-NH3, pH y osmolaridad en el líquido ruminal fueron adecuados, no exisitiendo un efecto detrimental por fluctuaciones en estos parámetros. -La degradación efectiva del heno en dietas con 7JAT fue similar a la de PS; los potenciales de degradación para PC del heno fueron mayores por efecto de 7JAT, pero su tasa de degradación fue inferior a la PS.
-Los valores de degradación efectiva de 7JAT in situ para PC y MS son elevados, sin embargo la técnica puede estar sobrevalorando este resultado -La DMS y DMO in vitro de 7JAT son cercanos al 60% y comparables a la pasta de soya -Los resultados de producción de gas in vitro sugieren que no tiene efecto detrimental sobre los microorganismos ruminales -La fermentabilidad de la MO y MOF de 7JAT es baja esto sugiere que puede ser potencialmente una fuente de proteína sobrepasante con un 90% del N en forma de proteína verdadera -El factor de partición sugiere que la baja fermentabilidad de 7JAT favorece un mayor crecimiento bacteriano -La pasta de 7JAT tiene un alto potencial para poder substituir a la pasta de soya en la alimentación de ovinos alimentados con forraje de mala calidad. CONCLUSIONES Por los resultados obtenidos sobre la degradación, parámetros de ambiente y cinética ruminal, 7JAT como fuente de proteína en el concentrado tiene un alto potencial para substituir a la PS, en la alimentación de ovinos en el trópico basada en forrajes de baja calidad. Actividades actuales • Colecta de diversos lugares de ecotipos tóxicos y no tóxicos • Evaluación en vivero • Parcelas experimentales con accesiones • Convenio de Producción de Plántulas • Plantaciones Comerciales • Programa de Reforestación • Financiamiento Investigación.
Investigación y Desarrollo de Insumos para la producción de Biocombustibles. Red de Investigación e Innovación en Bioenergéticos Contexto Nacional e Internacional -Reservas probadas de fuentes fósiles de energía en disminución; necesidad de reducir la dependencia de combustibles fósiles. -Actividades humanas generan gases con efecto invernadero que inducen calentamiento global y cambio climático; necesidad de disminuir las emisiones de gases contaminantes. -Demanda nacional e internacional de Biocombustibles; aumentar el valor agregado de las actividades económicas. -El consumo mundial de energía pasó de 68,000 millones de barriles de petróleo crudo en 2000 a 77,237 en 2005. -El crecimiento medio anual es de 2.6% (China 10.8%; India 3.9%, México 1.6%). - Constante aumento de los precios de recursos no renovables.
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-Dependencia actual de oxigenantes (MTBE, TAME). Líneas de Investigación y Desarrollo en Biocombustibles • Modelaje y sistemas de información geográfica (potencial productivo) • Conservación y caracterización morfológica, bioquímica y molecular de recursos genéticos. • Mejoramiento genético • Manejo agronómico • Inoculantes microbianos para cultivos energéticos • Certificación de calidad de los Biocombustibles • Estudios de balance energético • Estudios de rentabilidad, competitividad y sustentabilidad ambiental
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Especies en estudio con potencial energético Ventajas: • Riqueza genética • Adaptación a zonas marginales • Bajos requerimientos de agua • Alto potencial de rendimiento • Altos contenidos de aceite y sacarosa Modelaje y sistemas de información geográfica ¿Qué es el potencial productivo? Es la identificación de zonas con las mejores condiciones de éxito en la producción de un cultivo. ¿Qué es una condición de éxito en potencial productivo? Es el lugar más idóneo que por condiciones climáticas (precipitación, temperatura, climas); edáficas (suelos, textura, fases físicas, fases químicas) y tipográficas (Altitud, pendiente), permite el buen desarrollo de la planta. En los estudios de zonificación que el INIFAP realiza, se utilizan los Sistemas de Información Geográfica (SIG). -Manejo agronómico -Generación de componentes tecnológicos T-ecnología de producción: -Fechas de siembra -Densidades de población -Fertilización -Podas -Sistemas de producción
Calidad
Perspectivas
Evaluación de la eficiencia bioenergética
La producción de biocombustibles continuará en incremento debido a diversos factores: • Demanda mundial en constante crecimiento • Impulso al desarrollo regional • Seguridad energética (ahorro de petróleo) • Contribuir a reducir emisiones contaminantes • México cuenta con diversidad genética, climática y edáfica.
El balance energético permite contabilizar el flujo de energía no renovable a través de un inventario de insumos de las diferentes etapas y actividades en la obtención del Biocombustible, así como las salidas del sistema tomando como sistema de análisis un periodo determinado.
Laboratorio de biocombustibles líquidos “Desarrollo, control de calidad y efecto en los materiales”
se abre la posibilidad para que la iniciativa privada obtenga permiso de comercializarlos.
El mercado de las energías renovables se expande rápidamente y esto refleja el grado de preocupación global por la dependencia en el combustible fósil y las consecuencias de su consumo excesivo. En el 2009 y por segundo año consecutivo, en Estados Unidos y en Europa la capacidad energética renovable agregada supero a la capacidad energética convencional.
En este año, ya más de 85 países habían establecido algún tipo de política para la promoción y uso de biocombustibles en comparación con los 45 países existentes en 2005. Los cinco principales productores de biodiesel (2009) son Francia/Alemania, Estados Unidos, Brasil y Argentina. Biodiesel: nicho de oportunidad comercial para el Estado de Yucatán. En febrero del 2008 se publica la Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos y así
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En Yucatán varias empresas han iniciado con proyectos enfocados en la producción de biodiesel. Diferentes materias primas ya son consideradas para producir biodiesel en nuestro Estado: microalgas, aceite vegetal residual, Jatropha y nuestra propuesta Thevetia. El crecimiento de esta industria en Yucatán deber ir acompañada de soporte científico y tecnológico para que sea competitiva y exitosa. Así habrá más empleos y desarrollo para el Estado generando beneficio para la sociedad en general.
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Contribución del Cinvestav: Proyectos • Factibilidad del aceite de Thevetia peruviana crecida en el Estado de Yucatán como materia prima para la producción de Biodiesel: Caracterización, determinación del perfil de ácidos grasos y transesterificación -2008 • Creación de infraestructura científica y tecnológica para impulsar el desarrollo de la industria de biodiesel en el sureste de México – 2010; Proyecto Fordecyt, convocatoria I0014-2010-02. Proyecto: Thevetia
Objetivo Producir biodiesel a partir de aceite obtenido de las diversas especies de Thevetia con y evaluar su la calidad en base a estándares internacionales (ASTM 6751 y UN14214) Resultados De acuerdo con el reporte presentado, el biodiesel de Thevetia puede ser usado en vehículos de ignición por compresión sin modificación. Se realizan prácticas en un motor diesel operado con biodiesel donado por un particular.
-Poner en marcha un laboratorio para caracterización de aceites vegetales y control de calidad de biodiesel de acuerdo a las normas ASTM D6751 y EN 14214. -Diseñar el proceso de producción de biodiesel a partir de AVR a escala laboratorio. Realizar el estudio de escalamiento a planta piloto del proceso de producción de biodiesel a partir de AVR, incluyendo la construcción y operación de una planta prototipo. -Construir y poner en funcionamiento una planta piloto para confirmar los resultados del escalamiento. -Formar recursos humanos de alto nivel con conocimientos científicos y tecnológicos en el desarrollo y operación de procesos de producción de biodiesel, así como en el conocimiento de la aplicación de métodos analíticos para evaluar la calidad del biodiesel. Capacidad analítica del laboratorio – Proyecto Infraestructura • Viscosidad cinemática, • Densidad, • Punto de inflamación, °C • Número ácido, mg KOH/g • Glicerina total y libre, % masa • Agua y sedimentos, % volumen • Punto de niebla, °C • Punto de escurrimiento, • Estabilidad oxidativa, hr • Contenido de azufre, ppm • Perfil de ácidos grasos en el aceite • Contenido de ésteres monoalquílicos de ácidos grasos en el biodiesel • Índice de cetáno Perspectivas En 10 años un Yucatán productor y exportador de biodiesel, así como con prestigio nacional e internacional en formación de recursos humanos especializados en esta industria.
Proyecto: Biodiesel Objetivo general Crear infraestructura científica y tecnológica para la obtención y caracterización de biodiesel, promoviendo su producción y consumo, tomando como caso de estudio la recolección y el reciclaje de aceites vegetales residuales en la Península de Yucatán Objetivos específicos -Realizar un estudio para estimar tanto la cantidad de Aceite Vegetal Residual (AVR) que se vierte como desecho sin control, como el costo por tratamiento de agua y desazolve de drenajes que éstos ocasionan en los principales municipios de la Península de Yucatán. -Diseñar un sistema de logística para la recolección y almacenamiento de AVR.
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Cinvestav participa en las Redes Regionales de Bioenergía como: -Red de Fuentes de Energía (CONACYT) -Redes UK-Amerlinks (British Council) -Red Cinvestav Biocombustibles -Red Cinvestav-UNAM Biocombustibles -Red Mexicana de Bioenergía -Red Regional de Bioenergía -Red Iberoamericana BIALEMA (CYTED) Se realizó el Taller Internacional “Potencialidad e impactos de la producción de biocombustibles en las instalaciones del CINVESTAV, Unidad Mérida del 17 al 19 de noviembre de 2010 y se abordaron temas muy relevantes: 1. Producción de Biocombustibles en Regiones de Iberoamérica. Casos de estudio: América Central, México, Yucatán 2. Producción de Biocombustibles a partir de Microalgas 3. Utilización e impactos de los Residuales en la Producción de Biocombustibles Los objetivos se definieron de la siguiente manera: • Transferir conocimientos y experiencias a los asistentes a partir de información y documentación acumulada por los grupos iberoamericanos más avanzados en el tema. • Crear una consciencia sobre los factores que son importantes considerar en la producción de biocombustibles. • Establecer un foro de discusión e intercambio de ideas y experiencias entre los participantes. Proyecto: “Películas delgadas de nuevos materiales para celdas solares CdTe/CdS es encabezado por R. Castro-Rodríguez del Departamento de Física Aplicada del CINVESTAV IPN Unidad Mérida.
Investigación y Desarrollo Tecnológico BIOENERGIA Conocimiento que genera sociedades tecnológicas
El Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Unidad Sureste, desarrolla las siguientes líneas de investigación: BIOENERGÍA Producción de alcohol -Aprovechamiento integral de residuos agroindustriales -Optimización de nutrientes en medios de fermentación complejos -Aislamiento, caracterización y mejoramiento de cepas hidrolíticas y alcohol tolerantes. -Escalamiento y optimización de procesos fermentativos -Células inmovilizadas y estudios enzimólogicos. Más de 30 trabajos encaminados a la producción de alcohol: • “Comparación de la Producción de Alcohol de Cuatro Cepas de Saccharomyces cerevisiae”. • “Evaluación de la Tolerancia a Etanol de dos Cepas de Saccharomyces cerevisiae • “Estudio de la Influencia del Ión Amonio en la Velocidad de fermentación Alcohólica”. • “Comparación de diferentes fuentes de nutrientes para el crecimiento y fermentación de Saccharomyces cerevisiae en melazas de caña”. • “Estudio de la Influencia del lón Calcio en la Tolerancia Alcohólica de una Cepa de Saccharomyces cerevisiae”.
• “Optimización de Nutrientes en los Medios de Propagación y Fermentación para la Producción de Alcohol a partir de Melazas de Caña”. • “Comparación de diferentes complementos nutricionales para el crecimiento y fermentación alcohólica de Saccharomyces cerevisiae”. • “Optimización de la producción de alcohol en un ingenio azucarero”. • “Evaluación de la Tolerancia al Etanol de dos Cepas de Levadura Parentales y una Termotolerante”. • “Comparación de 2 cepas de Saccharomyces cerevisiae en forma libre e inmovilizada para la Producción de Alcohol a partir de Melaza de Caña”. • “Optimización de las Condiciones de Operación de un Reactor de Lecho Fluidizado para la Producción de Alcohol Empleando Células de Saccharomyces cerevisiae Inmovilizadas”
-Producción de bioetanol a partir de los residuos del procesamiento de cítricos y henequén. FUNDACION PRODUCE YUCATAN 0942/07
Trabajos relacionados
Perspectivas • Desarrollo de una tecnología de bajo costo dirigida a la sacarificación de residuos lignocelulosicos.
-Aislamiento de levaduras silvestres para la fermentación alcohólica de jugo de naranja dulce y mandarina. -Evaluación de la actividad fungicida de los extractos obtenidos de los subproductos de la naranja dulce (Citrus sinensis) -Obtención de extractos flavonólicos y polifenólicos de los residuos industriales de cítricos de Yucatán para la elaboración de un producto con cualidades desinfectantes y antiparasitarias. -Valoración biotecnológica de los productos de marañón (annacardion occidentale) del estado de Campeche.
Objetivo: Conocer el potencial de los cultivos cítricos y de henequén para producir bio-energía. Ejecución: Agosto 2007- Julio 2009 -Generación de Bio-etanol a partir de residuos cítricos y evaluación de su factibilidad financiera FOMIX YUCATAN 109121/08 Objetivo: Establecer un método de producción de Bioetanol a partir de residuos cítricos empleando microorganismos productores de celulosomas y evaluar su factibilidad económica. Ejecución: Septiembre 2009- Septiembre 2011
• Establecimiento de un proceso factible para la obtención de bioetanol, a partir de residuos de cáscara y bagazo de cítricos pre-tratados e hidrolizados con celulosomas. • Evaluar diferentes residuos agroindustriales generados en la región, a fin de verificar su posible inclusión en la producción de bioetanol. Estudio de pre-factibilidad para la producción de bioetanol a partir de bagazo de caña del estado de Campeche.
Resumen de los Proyectos en Bioenergía Programa Institucional de Bioenergía (PIBE) 2004: Materiales para Sistemas de Energía 2005: Establecimiento del PIBE - Producción de biomasa - Producción de biocombustibles (biodiesel, bioetanol, biohidrógeno) 2006: Aprobación del PIBE por el Órgano de Gobierno 2007: Aprobación del Proyecto Estratégico para Laboratorio de Bioenergía.
2008: Aprobación de la Maestría en Energía Renovable por el CONACYT. 2010: Creación de la Unidad de Energía Renovable. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN UER Biocombustibles En esta línea de trabajo se realizan proyectos para la obtención de energía mediante la producción de biocombustibles a partir de compuestos orgánicos.
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Tecnología del Hidrógeno Comprende los proyectos encaminados al desarrollo de procesos para la obtención y/o el aprovechamiento de energía proveniente del hidrógeno.
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Objetivo: Identificar tecnologías de aprovechamiento de los residuos orgánicos generados durante la cadena de producción de biodiesel a partir de aceite de Jatropha curcas en la Península de Yucatán. Avance: Se está realizando un inventario de la cantidad y calidad de los residuos orgánicos generados durante el cultivo de la planta y la obtención del biodiesel y se está caracterizando dicha materia prima. Se ha realizado un inventario de tecnologías disponibles para el aprovechamiento de los diferentes residuos (de poda, fruta, torta de semilla). Se están revisando los criterios de sustentabilidad y su relación con las diferentes tecnologías de aprovechamiento de los residuos. Se iniciarán pruebas en laboratorio para la producción de biocombustibles a partir de los residuos.
LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN UBT Biotecnología de combustibles alternos Establecimiento de protocolos para la producción y procesamiento de biomasa residual usando enzimas y/o microorganismos: • Microalgas • Hongos lignocelulolíticos • Cultivos agrícolas Doctorado Inter.Institucional en Energía Renovable El programa ha sido autorizado por el Órgano de Gobierno e iniciará en Septiembre 2011 y estará asociado a tres líneas de investigación: • Energía solar y eólica; • Tecnología del hidrógeno; • Bioenergía. Proyectos en Bioenergía 2005-2008: -Destilado alcohólico a partir de plantas adultas de henequén para producción “Sisal”. -Bioetanol como biocombustible 2007-2010: -Producción de biodiesel a partir de aceites vegetales: Jatropha, Thevetia, Microalgas Proyecto: Producción de biocombustibles a partir de residuos de plátano y henequén. Objetivos: Aprovechar los residuos para dar valor agregado a los cultivos. Obtener etanol. Establecer protocolos de sacarificación eco-amigables: pre-tratamientos ligeros y uso de enzimas para la sacarificación. Sustituir el uso de enzimas comerciales por extractos enzimáticos de hongos nativos.
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Proyecto: Mejoramiento genético de Jatropha curcas mediante técnicas biotecnológicas Avances: • Colección de > 60 cepas de hongos con actividad enzimática. • Identificación molecular de las cepas hiperproductoras. • Sacarificación de los residuos agroindustriales de plátano: combinación. • Pre-tratamiento químico y enzimas fúngicas producidas en el laboratorio: • Principal azúcar identificado: glucosa. • Fermentación con S. cerevisiae. Etanol: 30 g/L. • Sacarificación del bagazo de henequén: combinación pre-tratamiento químico y enzimas comerciales: 25 g/L de azúcares reductores. Proyecto: “Producción de energía renovable a partir de residuos orgánicos agrícolas”. Objetivo: Desarrollar sistemas para el aprovechamiento de residuos agrícolas mediante su conversión en bio-hidrógeno y su uso en celdas de combustible. Avance: Se desarrolló un sistema de fermentación (digestión anaerobia) acoplado a una celda de electrólisis bio-catalizada, que permite producir bio-hidrógeno a partir de residuos orgánicos. Así mismo se está trabajando en el desarrollo de una celda de combustible, donde se convierte el hidrógeno en energía útil con una alta eficiencia y con cero emisiones. (Este proyecto es mitad bioenergía, mitad tecnología del hidrógeno). Proyecto: Mejorando la sustentabilidad de la cadena productiva Jatropha-Biodiesel en la Península de Yucatán
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Objetivo: Mejorar genéticamente a J. curcas. Objetivos particulares Obtener protocolos eficientes de regeneración y escalamiento para J. curcas. Evaluar el germoplasma disponible en busca de características agronómicas de importancia. Identificar los agentes biológicos causantes de las principales enfermedades en J. curcas. Purificar las toxinas secretadas por fitopatógenos para usarlas en la selección de plantas resistentes a enfermedades. Caracterizar el comportamiento de las plantas regeneradas transferidas a campo. Caracterizar el contenido de triacilglicéridos durante el desarrollo de los frutos de J. curcas. Caracterizar el biodiésel producido a partir de aceite de semillas de J. curcas. Establecer protocolos eficientes y reproducibles para transformar J. curcas. Avance: Hasta el momento se ha avanzado en los sistemas de propagación in vitro. Se cuenta con un protocolo eficiente para la producción de callos, suspensiones celulares, regeneración de plantas a partir de callos y se ha avanzado en la obtención de un protocolo de embriogénesis somática.
Proyecto: Catalizadores para la síntesis de biocombustibles Objetivo: Esta línea de investigación busca reducir el consumo de agua y catalizador en el proceso de trans-esterificación para la producción de biodiesel a partir de cualquier aceite vegetal. Actualmente se busca el financiamiento para el desarrollo de una micro-planta de hidrocraqueo catalítico para la producción de bioturbosina. Avance: Se estudian catalizadores heterogéneos con características ácidas para la síntesis de Biodiesel. Se han estudiado óxidos mixtos TiO2ZrO2 sintetizados por el método sol-gel. Proyecto: Producción de biodiesel a partir de aceite de coco Objetivo: En este proyecto de estudia el potencial de 5 cultivares de cocotero para la producción de biodiesel. Avance: En este proyecto se ha realizado la extracción del aceite a partir de la copra de los cultivares seleccionados, se han determinado los rendimientos, y se están estudiando las condiciones de reacción para la obtención de biodiesel. Se tiene contemplado la producción de biodiesel a nivel de reactor de 30L. Proyecto: Producción de biodiesel a partir de aceite de Thevetia peruviana Objetivo: En este proyecto se extraerá el aceite de muestras de semillas de plantas que fueron cultivadas bajo diferentes condiciones para determinar su efecto en el rendimiento de aceite. Avance: Se han colectado las muestras e iniciado los estudios de rendimiento. Proyecto: “Identificación de un consorcio microbiano y de la vía de trasferencia del electrón al ánodo para la generación de electricidad a partir de agua residual” Objetivo: - Identificar molecularmente las bacterias exoelectrógenas presentes en el ánodo de una celda de combustible microbiana tipo PEM (Proton Exchange Membrane).
- Identificar los diferentes compuestos químicos empleados como mediadores externos naturales producidos por las bacterias para transferir los electrones al aceptor de electrones final. - Mediante pruebas de viabilidad conocer que porcentaje de microorganismos que están vivos y cuales pueden utilizarse como mediadores de electrones. Proyecto: “Biocatálisis del agua mediante el uso de hidrogenasas recombinantes”. Objetivo: El objetivo del proyecto es la clonación y caracterización de hidrogenasas útiles para la producción de hidrógeno, utilizando hidrogenasas de organismos de la región. Avance: Se han logrado obtener diversas cepas de algas prometedoras para la producción de hidrógeno, al igual que los plásmidos de sobre expresión bacteriana. Se determinó el método de purificación de complejos para generar una hidrogenasa activa. Sin embargo falta clonar nuevas hidrogenasas con mayor rendimiento y caracterizar mejor los sistemas actuales. Proyecto: “Microalgas verdes para la obtención de biocombustibles”. Objetivo: Uso de microalgas verdes como fuente de materia prima para la producción de biocombustibles. El objetivo principal es mejorar la acumulación de biomasa y lípidos en el cultivo de estas microalgas. Avance: Hasta el momento, se ha identificado una cepa de la especie Chlorella saccharophila con un gran potencial como fuente de lípidos para biodiesel. Proyecto: “Evaluación de la potencialidad para producir bioetanol y forraje de sorgo dulce en el oriente de Yucatán” Objetivo: Determinar si el sorgo dulce (Sorghum bicolor L.) puede ser un cultivo viable para la producción de bioenergía, así como desarrollarse en las condiciones agroecológicas de Yucatán, mediante la evaluación de producción y rendimiento de variedades (genotipos diferentes); así mismo, se buscará un doble propósito que es la generación de alimento forrajero para ganado bovino. Avance: Se ha evaluado un ciclo de cultivo primavera– verano 2010, en el cual se ha determinado que los mejores rendimientos de azucares totales y reductores varían para cada una de las localidades.
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Proyecto: “Desarrollo de membranas para separar bioetanol y agua” Objetivo: El proyecto contempla la preparación de membranas densas a base de co-polímeros hidrofílicos ―Polióxido de etileno (PEO) y Poliacrilato de Sodio (PAcNa) con la finalidad, de evaluar la capacidad de separación de agua/bioetanol que exhiben dichos co-polímeros para determinar la estructura con mayores posibilidades de lograr dicha separación, y posteriormente, examinarla a nivel piloto. Avance: -Al momento se han preparado Membranas basadas en PEG y AcNa. -Se rediseñó una celda para per-vaporación. -Las pruebas de per-vaporación comenzarán en poco tiempo (un mes). Tecnología del Hidrógeno (CICY) Hidrógeno es el elemento más abundante de la naturaleza; almacena mayor cantidad de energía por peso (12 x 104 kJ/kg); tiene una conversión en energía útil con cero emisiones (celda de combustible). Modular: aplicaciones de mW a MW y requiere de sistemas de produccion sustentable de H2 y de almacenamiento. Proyectos vigentes -Desarrollo de materiales y sistemas de dispositivos electroquímicos para uso con energía renovable. -Evaluación electroquímica de nanoestructuras poliméricas conductoras. Proyectos externos -‘Estudio de la electro-oxidación de etanol en catalizadores de PtMe (Me = Pt, Sn, Ru) soportados en carbón, polipirrol y titania’, CONACYT: -‘Creación del Laboratorio de Energías Renovables del Sureste (LENERSE)’, FORDECYT. -CONACYT Ciencia Básica 83295. -Fomix Yucatán 108920. -Celda de combustible tipo PEM -Prototipos -Celdas de combustible de alcohol directo (DAFC) -Producción de H2 en electrolisis -Copoliamidas aromáticas con grupos sulfónicos como electrolitos en celdas PEM -Supercondensadores Perspectiva • Desarrollar stacks de mayor potencia • Desarrollar sistemas de almacenamiento de energía de alta densidad de potencia y de energía • Desarrollar sistemas hibridos solar/eólicohidrógeno-celda de combustible • Escalar • Transferencia de tecnología • Proyectos ‘faro’.
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Bio-Diesel a partir de Aceite de Micro-Algas
El Camino Andado Iniciamos este proyecto en el 2004. -7 años de investigación y desarrollo, financiada con recursos propios. -Proceso avalado por el Conacyt (Ciatej) y certificado por laboratorios de la SAGARPA / EMA. -Profundo conocimiento de los aspectos de crecimiento y nutrición de la microalga. -Creación de fotobioreactor capaz de producir de manera continua alto volumen de biomasa. -Sin número de diseños mecánicos que permiten crecimiento y control de la microalga. Logros -Patente de diseño de bioreactor. -Patente de rompimiento mecánico de la microalga (bajo consumo de energía) -Producción de Aceite y biodiesel. ¿Qué trae este proyecto? • Tecnología de punta a nivel mundial. • Derrama económica vía impuestos y salarios. • Empleos directos e indirectos. • Presencia Nacional y Mundial. • Inicio de autosuficiencia energética. Las energías no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y se agotan con el uso. Las principales son la energía nuclear y los combustibles fósiles (el petróleo, el gas natural y el carbón). Combustibles a partir de Petróleo: Se libera gas propano, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, monóxido de carbono y Dióxido de carbono. Las Energías Renovables, por tanto, se perfilan como la alternativa en un mundo que agota cada vez más sus fuentes no renovables de energía. La Energía Renovable o Verde es un término que describe la energía generada a partir de fuentes de energía primaria respetuosas con el medio ambiente. • Energía Solar • Solar Térmica • Hidráulica • Eólica Usadas principalmente para la Generación de Electricidad. Características Relevantes Micro-Algas como Generador de Biocombustibles sustituye completamente (100%) el Diesel derivado de petróleo en motores de combustión y puede combinarse con éste en cualquier proporción para disminuir significativamente las emisiones contaminantes.
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Emisiones de B-100 de Aceite de Algas genera: -0% de Hidrocarburos (HC) -0% de Monóxido de Carbono (CO)0% de Bióxido de Carbono (CO2) Confirmando por las autoridades ambientales del Estado de Yucatán. No compite con la cadena alimenticia. Es un proceso productivo cerrado por lo que no se contamina, ni contamina al medio ambiente. • El agua se recicla. • Es Auto-Sustentable. • 100% ecológico. • No hay desperdicio de productos, ni contaminación colateral. Ventajas de esta Alternativa -Es un proceso con alta tasa de eficiencia en uso de la tierra. -95 millones de litros anuales: -250 Hectáreas de Algas ≠ 60,000 Hectáreas de Jatropha. -Incremento de la competitividad a nivel Nacional e Internacional. -Replicable en cualquier Región que cumpla con: • Terreno plano • Luz solar constante • Clima cálido • Agua • Electricidad
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Compromisos de la Empresa hacia el Estado. • Facilidades para elevar la calidad de vida. • Desarrollo urbano. • Servicios médicos. • Educación básica y de alto nivel. • Comunidad Auto-sustentable. • Atender a la comunidad en todas sus necesidades. -Tecnología 100% Mexicana. -Tecnología Mexicana patentada en más de 80 países.
Investigación en Energía Solar Universidad Marista de Mérida “Proveer energía a una población creciente y al mismo tiempo proteger al medio ambiente es uno de los grandes retos de nuestra generación”
Estrategia Combinar investigación de “alto riesgo” que potencialmente pueda producir “altos réditos” con investigación de tipo “mejora continua” que pueda hacer accesibles las tecnologías más prometedoras.
“Creemos que no será una sola fuente de energía la que logre esto, será necesario desarrollar investigación básica en un portafolio de opciones de conversión de energía”
Infraestructura Espacio físico: -Laboratorio de materiales, sensores y películas delgadas. Equipo: -Sistema de evaporación al alto vacío -Equipo para mediciones eléctricas -Taller mecánico con torno, fresadora etc. -Alianzas estratégicas: Cinvestav, CICY etc. (SIIDETEY)
L. Orr. Global climate and energy poject – Stanford University
G. Lynn. Global climate and energy poject – Stanford University
¿Por qué en la U. Marista? Investigar y desarrollar tecnologías sustentables que generen desarrollo humano en nuestra región, especialmente en las comunidades más necesitadas. La verdadera riqueza de una nación está en su gente. El objetivo básico del desarrollo es crear un ambiente propicio para que las personas disfruten de una vida prolongada, saludable y creativa. Ésta puede parecer una verdad obvia, aunque con frecuencia se olvida debido a la preocupación inmediata de acumular bienes de consumo y riqueza financiera
Proyecto de investigación actual: Crecimiento y caracterización del semiconductor cuaternario Cu2ZnSnS4
Motivación • Es un candidato para nuevas celdas solares de película delgada de bajo costo • Contiene elementos abundantes en la corteza terrestre que evitarían el usar elementos relativamente escasos (In, Ga) o tóxicos (Se) que se usan en las celdas de Cu(In,Ga)(S,Se)2 • Es un semiconductor con propiedades adecuadas como material absorbente
-Gap de 1.45 eV de banda directa -Absorción óptica ~ 104 cm-1 -Conductividad tipo-p
• Reemplazo de CuInS2 donde la mitad del In es sustituido con Zn y la otra mitad con Sn. • La eficiencia más alta alcanzada es del 6.77% para el Cu2ZnSnS4 por lo que hay mucho margen para mejorar mediante el estudio de su relación estructura-defectos-propiedades. Meta Controlar la estequiometría para generar material de una sola fase con defectos reproducibles. Actividades futuras Desarrollar una celda solar con base en el Cu2ZnSnS4
Human development report 1990. UN.
Objetivos Identificar oportunidades de investigación en tecnologías de bajo costo - y alta eficiencia compatibles con el medio ambiente Realizar investigación que nos permita realizar estas tecnologías Compartir y llevar estas tecnologías a donde más se necesite.
Formación de recursos humanos Docencia Integración de temas de energía renovable en la currícula de las licenciaturas afines Ing. Civil: Energías renovables Tesis relacionadas: -Sistema de control de temperatura para el crecimiento de películas delgadas al alto vacío Luis Felipe Sabido Contreras, 2010. -Crecimiento y caracterización de películas delgadas de Cr/Cr2O3, Verónica Díaz Sosa, 2010. -Automatización de un sistema de crecimiento de películas delgadas al alto vacío Andrea Be Herrera 2010. -Crecimiento y caracterización de nanopelículas de oro para su uso en biosensores Guillermo Rendón R. 2009.
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Obtención de aceite vegetal derivado de la planta Jatropha curcas Obtención de Biodiesel La Jatropha puede producir hasta 0.7 cm de suelo al año, producto de la hojarasca. 5).- Resiste el calor y soporta más de 40 grados centígrados, así como bajas temperaturas. 6).- Su requerimiento de agua es muy bajo, puede soportar largos periodos secos. 7).- Se puede sembrar todo el año aunque es preferible hacerlo en temporada húmeda. 8).- Puede sembrarse en densidades de 2,500 a 1,111 plantas por hectárea. 9).- A los 8 meses empieza a producir frutos. En la primera cosecha alcanza producciones de 200 a 250 kg por hectárea, ya desarrollada la planta puede producir 10 kg por planta de frutos, con un equivalente a 4 kg de semillas, de donde se obtiene el aceite. La producción mejora con un régimen de lluvias adecuado o con riego moderado. 10).- La cosecha es manual, por lo que genera un alto impacto social. 11).- Los productos derivados son: a.- Aceite vegetal: Se obtienen 400 diferentes productos para la industria química así como biodiesel. b.- Torta de molienda: Fertilizante orgánico; si se desintoxica sirve para alimento animal, como bovino, porcino y avícola. c.- Glicerol: Para la farmacología general o la industria. 12).- Es una planta venenosa que resiste predadores. Sus principales plagas son la hormiga termita (que carcome la base del tronco), arañas, pulgones, ácaros que marchitan el fruto, ataques de hongos (Fusarium) que pudre las raíces y la clorosis foliar, por la falta total de nutrientes. 13).- Los requerimientos de nutrientes o fertilizantes se relacionan con los humus de lombriz o lombricomposta. Jatropha curcas 1).- Es una planta que se encuentra en Yucatán y es perenne 2).- Su ciclo productivo se extiende a 45 – 50 años. 3).- Es de crecimiento rápido, con una altura de 2 a 3 metros. En condiciones especiales puede llegar a 5 metros. El grosor del tronco es de 20 cm con un crecimiento desde la base en distintas ramas. 4).- No requiere un tipo de suelo especial. Se desarrolla en suelos áridos o semiáridos con pH no neutro. Puede crecer en suelos cascajosos, arenosos o salinos, aún en la tierra pedregosa más pobre, inclusive en las hendiduras de las piedras.
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14).- Este cultivo puede realizarse con otros, como pimiento, tomate, o forrajeros, por lo que se acompañan con cabras, borregos o vacas, así como apicultura. Selección del sitio a desarrollar esta plantación, y de acuerdo con las características del territorio estatal, se recomiendan los siguientes criterios: 1).- Este cultivo no debe competir con la producción de alimento humano. 2).- Dada la gran superficie requerida para esta plantación, se deben evitar los monocultivos, por lo que es de privilegiar el acompañamiento de otras plantaciones con animales forrajeros y nectapoliniferos. 3).- Deberá favorecer la restauración de suelos erosionados y utilizar composta como fertilizante. 4).- No podrá establecerse en terrenos forestales ni en áreas de recarga del acuífero. 5).- Deberá realizarse en terrenos previamente desmontados, vinculados a actividades agropecuarias extensivas. 6).- Que tenga un impacto amplio hacia la población rural, y fomente el arraigo así como la atracción de población. 7).- Que existan centros de salud cercanos. Bajo estos criterios se procede entonces a la selección del sitio por medio del análisis socio - ambiental del territorio: Suelos Los principales tipos de suelo en el estado son los regosoles, solonchac e histosoles, asociados ala zona costera. Le siguen los litosoles y rendzinas muy extendidos en la región norte del estado, suelos pedregosos y delgados. Otro tipo de suelos se refiere a los cambisoles, luvisoles y nitosoles, suelos más profundos y desarrollados que se extienden al oriente y sur del estado. Por último los vertisoles asociados a zonas inundables del sur del estado.
Degradación física del suelo Como se aprecia en el siguiente mapa, la degradación física del suelo se presenta en el oriente del estado, e incluye los Litosoles, Rendzinas y Cambisoles, producto de un mal manejo de este recurso particularmente por la actividad ganadera extensiva. Sin embargo, la degradación química (pérdida de nutrientes esenciales para la vida) se extiende por la mayor parte del territorio. Precipitación En el estado la precipitación pluvial se incrementa hacia el sur y el oriente con valores máximos cercanos a 1,500 mm de agua por año. Hacia el norte la precipitación es mucho menor alcanzando la cantidad de 400mm en el área de Progreso. Humedad La humedad que guardan los suelos está relacionada con el espesor de los mismos y las características de su matriz, en el caso del estado es hacia el oriente y sur donde se presentan las mejores condiciones de humedad. Aguas subterráneas Las aguas subterráneas se elevan pocos metros sobre el nivel del mar, así una gran extensión de la porción norte del acuífero se encuentra a menos de 1 metro sobre el nivel del mar, conforme nos alejamos hacia el sur se incrementa hasta 5 msnm en las orillas de la Sierrita de Ticul, constituyéndose como el acuífero miocénico – pliocénico. Al sur del estado los valores se incrementan en lo que propiamente se conoce como acuífero eocénico. La profundidad al manto freático depende de la topografía por lo que en éste último alcanza más de 60 metros. Tipos de vegetación En Yucatán existe una gran variedad de tipos de vegetación, desde la duna costera, los manglares, la sabana, la selva inundable, la selva baja
Línea de Investigación Evaluación de cultivos con potencial bioenergético La base para la obtención del biodiesel son las materias primas que abundan en cada uno de los países que lo elaboran. Es así que en Estados Unidos se utiliza el aceite de soja, en Europa la colza (raps) y en los países tropicales el coco, la palma y otros vegetales oleaginosos como Ricinus communis (higuerilla). Por otro lado algunos desechos agroindustriales abundantes como es el caso de las semillas del mamey son una buena fuente de aceite mismo que se pueden emplear en la producción de biodisel.
caducifolia, y la selva mediana subcaducifolia, selva mediana subperenifolia entre otras. Buena parte de la vegetación se encuentra como selvas secundarias o que han sufrido alteraciones debido a las actividades humanas y sólo quedan pequeños parches con vegetación original.
actividad ganadera, así como en el sur con la actividad citrícola. Con toda la información anterior se realiza un análisis de las variables más importantes para delimitar los mejores sitios para el desarrollo del cultivo de la Jatropha curcas, buscando el mayor impacto positivo.
Uso de suelo La ganadería, la agricultura, el desarrollo urbano y la explotación de material pétreo han modificado fuertemente el entorno natural del Estado de Yucatán.
Sitios potenciales para el cultivo de Jatropha curcas 1).- Localidades con posibilidades altas: Dzilám González, Buctzotz, Panaba, Sucila y Tizimín. 2).- Localidades con posibilidades medias son: San Felipe y Río Lagartos. 3).- Localidades con posibilidades bajas son: Dzilám de Bravo, Chemax.
Tierras de riego La principal infraestructura de riego se presenta en el oriente del estado vinculado a la
Instituto Tecnológico Superior del Sur del Estado de Yucatán Resultados obtenidos Se establecieron las condiciones optimas para la producción de biodiesel a nivel de laboratorio partiendo del aceite de Ricinus communis y Pouteria Sapota. Trabajo de tesis de Rafael Novel Asesor: M.C Hernán Villanueva Establecimiento de un protocolo de alta sensibilidad para la detección de glicerina libre en biodiesel Trabajo de tesis Eyner Pacheco López Asesores: Ing. César David Lara Colli y M.C. Hernán Villanueva Alonzo.
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Perspectivas Escalar a nivel de planta piloto la producción de biodiesel de Higuerilla y de la semilla de Mamey.
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Laboratorio de Energías Renovables del Sureste - LENERSE
Perspectiva energía nacional -El petróleo es causa de contaminación; con reservas limitadas; y de cada vez más difícil acceso a yacimientos -Sólo 6% la energía renovable en el país (3.4% quema de leña y bagazo, 2.1% hidroeléctrica, 0.6% geotérmica) -Poco desarrollo energía solar y eólica -Aumento de demanda energética por crecimiento población y desarrollo económico à garantizar autonomía energética del país -Buscar portafolio de fuentes primarías renovables: Solar, eólica, geotérmica, hidroeléctrica, biomasa -Península de Yucatán con gran potencial para energía solar y energía eólica costera. LENERSE - FORDECYT 2009 Misión: Impulsar la implementación de las energías renovables en la región Sureste, mediante el desarrollo de tecnologías, la investigación científica, la vinculación con el sector privado y la formación de recursos humanos. Proyecto a 2 años, inició en diciembre de 2009 y cuenta con 8 institutos participantes. Objetivos • Crear una red regional de investigadores en energía renovable • Crear el laboratorio regional de energías renovables LENERSE • Promoción y difusión de energías renovables • Generar sistemas demostrativos de energía renovable • Promover la vinculación con empresas Impulsar el desarrollo de tecnologías y la transferencia de tecnología • Formar recursos humanos de alto nivel • Realizar investigación científica en las áreas de energía solar, eólica y tecnología del hidrógeno.
Fuentes de energía -Inicialmente energía solar, eólica y de hidrógeno -Se contempla extender hacia otras fuentes de energía: • Bioenergía • Maremotriz Participan unos 40 investigadores Proyecto organizado en 6 subproyectos • SP1 Coordinación • SP2 Energía Solar • SP3 Energía Eólica • SP4 Almacenamiento de energía • SP5 Celdas de Combustible • SP6 Sistemas Integrados Doctorado interinstitucional, Licenciaturas y Maestrías existentes en varios institutos. Abrir doctorado con institutos participantes Cuatro líneas de investigación:
• Energía solar (fotovoltaico y termosolar) • Energía eólica • Bioenergía • Tecnología del hidrógeno Perspectiva a futuro Abril 2011: Primer Simposio LENERSE de avances de investigación; con segunda reunión Consejo Empresarial Julio 2012: Congreso Internacional - Soc. Mexicana del Hidrógeno / New Materials for Electrochemical Systems Se busca la continuación del LENERSE a finalizar el proyecto FORDECYT. Visión: Ser instituto de referencia a nivel nacional y de transferencia de tecnología para la energía renovable en la región.
Sustentabilidad: Parte integral de nuestros negocios La empresa Kuo presentó algunos proyectos que realiza en el tema de la sustentabilidad. Kuo es un conglomerado mexicano que registra ventas anuales por cerca de US $1,500 millones, con presencia en 70 países . Tiene operaciones en México, Estados Unidos, China y Europa y más de 13 mil colaboradores.
A la Jatropha curcas también se le conoce como nuez purgante, piñón, piñoncillo, sikilte. El árbol tiene una vida útil de 40 - 50 años y alcanza alturas de 5 a 6 m. Las semillas contienen casi 40% de aceite El rendimiento está alrededor de 5 Ton de semillas por Ha.
Kuo trabaja en una plantación experimental de Jatropha curcas. Planta oleaginosa originaria de México y Centroamérica.
Esta empresa desarrolla habilidades para el inicio de operación de negocios en el campo de los biocombustibles.
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