Buscan optimizar producción de biodiesel
La investigación forma parte de las actividades del Laboratorio de Biosensores del Instituto de Ingeniería
Con el objetivo de optimizar el proceso de producción de biodiesel, el Instituto de Ingeniería, a través del Laboratorio de Biosensores, llevó a cabo el proyecto “Desarrollo de sensores sensibles nanoestructurados para la determinación rápida de la actividad catalítica de las lipasas”, el cual aporta un método más rápido, sensible y sencillo para determinar la actividad de la enzima lipasa, misma que es empleada como catalizador durante la producción del combustible.
El proyecto, reconocido por Conacyt como un “Caso de Éxito”, fue realizado por la doctora Margarita Stoytcheva- Zlateva, ingeniero químico con maestría en electroquímica egresada de la Universidad de Tecnología Química y Metalurgia de Sofia, Bulgaria; doctora en Ciencias Químicas y doctora en Ciencias Técnicas, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias, miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) con nivel 2; además, ha colaborado en el área científica en países como Bulgaria, Francia, Argelia y México.
“La línea de generación de conocimiento que seguimos está relacionada con el desarrollo y aplicación analítica de sensores y biosensores nanoestructurados altamente sensibles y de bajo costo de gran importancia práctica para el análisis clínico, el monitoreo de la contaminación ambiental y el control de los procesos biotecnológicos”, expuso la investigadora.
La doctora Stoytcheva pertenece al Cuerpo Académico de Corrosión y Materiales del Instituto de Ingeniería. Durante el desarrollo del proyecto contó con la colaboración del doctor José Ángel León Valdez y la doctora Lydia Toscano Palomar, quienes en ese momento presentaron sus tesis de maestría “Métodos de determinación de actividad enzimática de la lipasa” y de doctorado “Producción de lipasa a partir de hongos filamentosos, como biocatalizador en la síntesis enzimática de biodiesel”, respectivamente.
Mencionó que es importante el desarrollo de estudios en torno a la enzima lipasa, ya que es empleada ampliamente en la industria, como la alimentaria en la producción de quesos, y en la farmacéutica; también se emplea en la producción de detergentes, ya que sus propiedades ayudan a degradar la grasa, por lo que la determinación de su actividad es de primera importancia para el mantenimiento de la eficiencia en los procesos biotecnológicos.
“El proyecto concluyó en 2017, inició desde 2010 pero fue hasta 2014 que comenzó sus actividades con el apoyo de aproximadamente 2 millones de pesos por parte de Conacyt, recurso que fue empleado para la adquisición de equipo tecnológico, como lo fue un microscopio electrónico de barrido SEM que sirve para caracterizar superficies a escalas nanométricas”, comentó la doctora Stoytcheva.
Como la enzima se emplea como catalizador en el proceso de producción de biodiesel y debido a las características del proceso, es necesario determinar la actividad de la enzima lipasa. Por lo tanto, la doctora Stoytcheva resaltó que durante el proyecto se emplearon dos sensores nanoestructurados, uno piezoeléctrico y otro espectrofotométrico, altamente sensibles y de bajo costo para la determinación rápida y continua en tiempo real de la actividad de las lipasas.
La investigadora de la UABC, comentó que los sensores incluyen una película delgada sensible formada por una mezcla de nanopartículas y aceite, depositada sobre el cristal vibrante de una microbalanza de cuarzo cristalino (QCM) o sobre una tira de plástico, respectivamente.
De acuerdo con la doctora Stoytcheva, la hidrólisis enzimática del aceite provoca la degradación de la película sensible debido a la formación de productos solubles en las soluciones acuosas, así bien se obtiene la liberación de nanopartículas. Por consecuencia la frecuencia resonante de vibración del cristal de la microbalanza aumenta en función de la actividad enzimática.
En el caso del sensor espectrofotométrico, la investigadora mencionó que la degradación de la película depositada sobre la tira de plástico ubicada en la dirección perpendicular a la propagación de la luz causa la disminución de la absorbancia luminosa, la cual se relaciona con la actividad de la lipasa.
La doctora Stoytcheva enfatizó que el enfoque descrito en este proyecto contribuye al aumento de la sensibilidad de las determinaciones, que resulta en la amplificación de las amplitudes de las respuestas de los sensores por la presencia de nanopartículas.
“Una de las virtudes y ventajas de este proyecto es que brinda una reducción del tiempo de respuesta de los dos sensores debido a que no se aplica una incubación preliminar utilizada en la mayoría de las técnicas ya existentes, por consecuencia, con el desarrollo de los nuevos sensores con mejores características analíticas, se proporciona una forma sencilla, rápida y de bajo costo para la cuantificación de la actividad de las lipasas utilizadas en la producción de biodiesel”, explicó la doctora Stoytcheva.
Finalmente, la investigadora Cimarrona mencionó que otro de los beneficios de este proyecto es que han participado alumnos de maestría y doctorado, además de que guarda vínculo con los diferentes estudios del Instituto de Ingeniería en torno a la producción de biodiesel, ya que Baja California no cuenta con recursos petrolíferos; en suma, el proyecto guarda relación en cierta medida con los grandes retos y problemas que se enfrentan en materia de contaminación ambiental, calidad del aire y salud pública.