La tercera edición de la Feria de Biorreactores, celebrada en la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad del Valle, consolidó el enfoque innovador y sostenible de los estudiantes. Bajo la dirección del profesor titular Howard Ramírez Malule, la feria demostró, una vez más, cómo los futuros ingenieros son capaces de diseñar biorreactores funcionales con recursos limitados, abordando problemas ambientales e industriales.
Proyectos destacados
1. Fermentación con levadura alimentada con cáscaras de piña en un reactor por lote
Integrantes: Rody A., Mariana F., Laura A.
Este proyecto se centró en el aprovechamiento de cáscaras de piña como sustrato para la fermentación utilizando la levadura Saccharomyces cerevisiae. El objetivo fue demostrar la viabilidad de convertir residuos agrícolas en productos útiles mediante un proceso de fermentación exotérmica. Se lograron resultados significativos, incluyendo un aumento de temperatura hasta 35°C y una concentración de CO2 que alcanzó los 3000 ppm. El reactor, construido con un presupuesto de 155,000 COP, validó la funcionalidad del diseño para aplicaciones sostenibles.
2. Biorreactor batch para la producción de bioetanol
Integrantes: Jesús Arcos, Nicolás Forero, Juan Rojas.
Este proyecto utilizó mango como sustrato para la producción de bioetanol mediante la fermentación con Saccharomyces cerevisiae. La metodología incluyó la prehidrólisis alcalina del zumo de mango y el uso de un reactor de vidrio con agitador impreso en 3D. Los sensores y la protoboard permitieron el monitoreo de CO2 y etanol durante el proceso, destacando la viabilidad del sistema para la producción de bioetanol a partir de residuos agrícolas.
3. Tratamiento de aguas residuales farmacéuticas a partir de un sistema acoplado de fito-biorremediación
Integrantes: J. A. Benítez, S. Delgado, L. D. López.
En este proyecto se abordó el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas utilizando un sistema acoplado de fito-biorremediación. El sistema consistió en dos tanques, uno para un consorcio bacteriano y otro para jacintos de agua, que recirculaban el agua contaminada para analizar el efecto en la limpieza de acetaminofén. Este enfoque integró bacterias y plantas para la descomposición de contaminantes, subrayando la eficacia de métodos naturales en el tratamiento de aguas residuales.
4. Biogás sostenible a partir de desechos orgánicos: logro de un consorcio bacteriano
Integrantes: Juan S. Lozano, Juan S. García.
Este proyecto se enfocó en la digestión anaeróbica de residuos orgánicos como cáscaras de frutas y verduras para la producción de biogás. Utilizando un biodigestor tipo batch, se optimizaron las condiciones de descomposición para generar metano y fertilizante orgánico. El diseño del biodigestor y el proceso de extracción de biogás demostraron ser efectivos para el manejo de residuos y la generación de energía renovable.
5. Producción de probióticos en un biorreactor a partir de suero de leche
Integrantes: María C. Franco, María J. Henao, Michelle J. Ruiz.
Este proyecto se centró en la producción de cultivos de Lactobacillus casei utilizando suero de leche como medio de cultivo. Se diseñó un biorreactor económico para producir probióticos que tienen aplicaciones en suplementos alimenticios y productos lácteos enriquecidos. El proyecto demostró la viabilidad de utilizar suero de leche, un subproducto de la industria láctea, para la producción de cultivos beneficiosos para la salud.
6. Kéfir de Agua
Integrantes: Sofía Maya, Andrea López, Marilyn Nuñez.
Se abordó la producción de kéfir de agua utilizando residuos de mango y panela como sustrato. Los granos de kéfir, compuestos por bacterias y levaduras, fermentaron los azúcares presentes en los residuos para producir ácidos orgánicos y aminoácidos, además de bioplásticos como PLA. Este proyecto destacó la conversión de residuos en productos valiosos y aplicaciones cosméticas.
7. Biorreactor económico para la producción de ácido láctico a partir de suero de leche residual
Integrantes: Adriana Herrera, Sergio Cortés, Laura Gómez.
Este proyecto diseñó un biorreactor semi-batch de bajo costo para valorizar suero de leche mediante la fermentación con kumis como inóculo para la producción de ácido láctico. La metodología incluyó el uso de un sensor de CO2 conectado a un Arduino para monitorear la producción del ácido. El proyecto buscó ofrecer una solución económica y sostenible para la industria láctea.
8. Producción de polihidroxialcanoatos (PHA) utilizando Candida spp y vinaza en un biorreactor de lote alimentado
Integrantes: Delgado Santiago, Jiménez Alejandra, Trochez Julieth Alexandra
Este proyecto exploró la producción de PHA a partir de vinaza utilizando Candida spp. El biorreactor de lote alimentado permitió un control preciso de las condiciones de cultivo, optimizando la producción de biopolímeros a partir de un residuo industrial. Los resultados demostraron la capacidad de transformar un subproducto en un material útil y sostenible.
9. Producción de ácido cítrico a partir del suero de leche mediante fermentación ácida de Aspergillus niger en un CSTR
Integrantes: Cortés, J., González, L., Josa, J., Orozco, A.
Este proyecto desarrolló un biorreactor de bajo costo para la producción de ácido cítrico utilizando Aspergillus niger. La fermentación en un reactor de tanque agitado continuo (CSTR) aprovechó el suero de leche, un subproducto de la industria láctea, para generar un compuesto valioso con aplicaciones industriales. La metodología mostró una alternativa económica y sostenible para la gestión de residuos y la producción de ácido cítrico.
10. Producción de ácido láctico a partir de Lactobacillus bulgaricus en un reactor batch utilizando como sustrato lactosuero
Integrantes: Laura Enríquez, Yesid Raigoza, Sebastián Ochoa.
El proyecto se centró en la producción de ácido láctico a partir de lactosuero utilizando Lactobacillus bulgaricus. El reactor batch permitió optimizar las condiciones de fermentación para aprovechar un subproducto industrial en la producción de ácido láctico, un compuesto clave en la fabricación de bioplásticos.
11. Transformando Residuos en Energía
Integrantes: Eric Leandro Castiblanco, Alejandro Chaves.
Se diseñó un biodigestor para la producción de metano a partir de desechos orgánicos como frutas y verduras. El biodigestor, modificado de una olla a presión, permitió un proceso de fermentación anaeróbica eficiente, con una purificación del gas generado. Este proyecto subrayó el potencial de los biodigestores para reducir costos y promover la energía renovable.
Lecciones más valiosas para la formación de los estudiantes en la feria de cinética y biorreactores
A lo largo de las tres ediciones de la feria, los estudiantes han adquirido valiosas lecciones que han enriquecido su formación como ingenieros químicos. Según el profesor titular Howard Ramírez, uno de los avances más significativos ha sido la capacidad de los estudiantes para enfrentar desafíos complejos en el diseño y la "instrumentación" de biorreactores. En las primeras ediciones de la feria, los proyectos carecían de sensores para monitorear los procesos fermentativos. Sin embargo, en las ediciones más recientes, los estudiantes han incorporado sensores de bajo costo para medir variables que indican la actividad metabólica en tiempo real. Este enfoque no solo mejora la comprensión de los procesos, sino que también abre la puerta a la posibilidad de manipular esas variables en el futuro para optimizar la producción deseada.
Evolución hacia la sostenibilidad y la economía circular en los proyectos
El enfoque en la sostenibilidad ha ido tomando mayor relevancia a medida que la feria ha evolucionado. En las primeras ediciones, aunque el profesor Howard promovía la inclusión de procesos sostenibles, los estudiantes proponían diversos enfoques. No obstante, de manera espontánea, los estudiantes han adoptado propuestas centradas en procesos sustentables, en sintonía con la reciente reforma del programa de Ingeniería Química en la Universidad del Valle. Este creciente interés por desarrollar procesos limpios, que aprovechan residuos de la región del Valle del Cauca, refleja el compromiso de los estudiantes con la creación de soluciones amigables con el medio ambiente, alineadas con los principios de la economía circular.
Próximos desafíos y expectativas para futuras ediciones de la feria
Mirando hacia el futuro, el profesor Howard señala que los desafíos para las próximas ediciones de la feria son numerosos, pero confía en que los estudiantes de Ingeniería Química los enfrentarán con éxito. Entre los desafíos más ambiciosos, destaca la idea de contar con biorreactores autónomos que puedan operar de manera independiente durante al menos seis horas, recopilando y procesando datos en tiempo real. El profesor sueña con una feria donde se implementen modelos matemáticos avanzados e incluso inteligencia artificial para el control de los procesos. Aunque reconoce que es un reto importante, está convencido de que los estudiantes lograrán hacerlo realidad en el futuro cercano.