Investigadores uruguayos y brasileños prueban que es posible producir energía a partir de los residuos de la yerba mate
Escribe María Paz Sartori
Unos 30 millones de kilos de yerba mate ingresan a Uruguay por año. Al ser utilizada la yerba se mezcla con agua y resulta en un residuo que retiene tres veces su peso inicial. Además, se estima que por día se desechan en Montevideo 125 toneladas de yerba mate. ¿Qué se puede hacer con esa cantidad enorme de residuos?
Hasta el momento solo algunas iniciativas puntuales de elaboración de compost lo aprovechan a escala doméstica, a veces empresarial o en algunas instituciones públicas. Por eso un grupo de investigadores liderado por un equipo del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE) decidió por primera vez analizar la posibilidad de producir energía a partir de la yerba mate, una vez que es usada, descartada y se encuentra hidratada.
El equipo concluyó que es posible crear energía a partir esos residuos y ya prepara los próximos pasos de una investigación que los tiene muy entusiasmados y que recién comienza.
La yerba mate (Ilex paraguariensis), una de las bebidas más populares e icónicas de la cultura uruguaya, ha sido estudiada antes por sus propiedades beneficiosas para la salud, su composición química y su potencial para la elaboración de compost, pero no había trabajos relacionados con cómo aprovechar la gigantesca cantidad de basura de yerba que se crea una vez consumido el mate para producir energía.
El trabajo titulado Pretratamiento alcalino de desechos de yerba mate para la generación de biocombustible celulósico de bajo costo se publicó en febrero y fue realizado por los investigadores Antonio Djalma Nunes Ferraz Junior (de origen brasileño e instalado en Uruguay por una beca de posdoctorado) y Claudia Etchebehere, jefa del Laboratorio de Ecología Microbiana del IIBCE, junto con integrantes de la Universidad de San Pablo, la Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República, la Cátedra de Bioquímica de la Universidad Claeh en Maldonado y el Departamento de Bioquímica y Genómica Microbianas del IIBCE.
Al consumir la yerba, solo el 0,9% de los compuestos pasan al cuerpo humano, informó Etchebehere sobre los resultados del trabajo. La mayoría de los restantes compuestos no son solubles y quedan como residuos, los cuales son difíciles de degradar y requieren un pretratamiento.
Fue necesario “evaluar si haciendo pretratamientos, aumenta mucho la producción de metano como para hacer que sea rentable, y es lo que estudiamos”, explicó a Búsqueda la especialista. “Sí, es viable”, concluyó el estudio.
Hace tiempo que Etchebehere tiene el tema de los residuos de yerba mate entre ceja y ceja. Ha trabajado con el aprovechamiento de energía a partir de las aguas residuales de los tambos y también del suero de queso (residuo de su producción), y creía que la yerba tenía potencial.
El primer trabajo sobre el tema, ahora publicado, se realizó en el marco del posdoctorado de Djalma Nunes. Él ya había estado en Uruguay un tiempo y trabajó en la producción de metano e hidrógeno a partir de la caña de azúcar. Etchebehere lo llamó a Brasil con la idea de incursionar en la yerba mate y juntos escribieron el proyecto. Él ganó la financiación de su posdoctorado en el IIBCE, se radicó en Uruguay y actualmente está haciendo una pasantía en el Centro de Política y Tecnología Energética del Imperial College de Londres, pero regresará a Montevideo.
“El llamado en el IIBCE es abierto a personas del exterior y trata de atraer gente que venga con buena formación y currículum”, contó Etchebehere sobre la financiación del instituto.
Agua y azúcar
El primer paso fue estudiar cuánta agua se le ponía al mate, cuántas veces se cebaba y la cantidad de yerba que se usaba en relación con el agua. También estudiaron cuántos azúcares se van con el agua cuando se toma el mate y cuántos quedan en el residuo.
“Cuando uno toma el mate lo que se lleva son los compuestos solubles, lo que se disuelve en el agua caliente: son azúcares y otros compuestos como la mateína, los estimulantes y antioxidantes”, contó Etchebehere.
En el residuo de yerba mate queda celulosa, lignina y hemicelulosa, que no se disuelven con agua. Estos son más difíciles de degradar y para generar energía también es más complejo. De todos modos existen microorganismos capaces, por ejemplo, de romper la celulosa y degradarla.
Un aspecto positivo de la yerba es que el material ya está trozado en pequeñísimas porciones y ha sido hidratado con agua caliente. Cuando se quiere crear energía a partir de residuos, por ejemplo, de forestación, el material se debe chipear y llevar a pedacitos diminutos e hidratar.
“La yerba mate tiene ventajas. Ya está disgregada, está en pedacitos chiquitos. Además, ya tiene un tratamiento térmico que ayuda a las moléculas de celulosa y lignina, las hace más fáciles de degradar. La yerba mate es ideal”, destacó Etchebehere.
Producir energía
Para poder aprovechar los residuos de yerba y producir energía es necesario seguir una serie de pasos. Etchebehere describió los pasos de la “valorización energética” de la yerba mate.
El proceso implica calentar el material, por lo que hicieron un estudio del balance energético para comprobar si la energía que se obtiene es mayor a la que se gasta durante la etapa de calentamiento. Encontraron que sí, que es bastante mayor. Trabajaron con diferentes opciones de pretratamiento alcalino porque es química y ambientalmente “más favorable”, explicó Etchebehere.
Una vez obtenido el residuo se lo debe calentar hasta unos 100 grados máximo. Los investigadores realizaron pruebas de las diferentes temperaturas posibles: 30ºC, 65ºC y 100ºC. Pero no se trata de simplemente calentarlo. Separaron el residuo en cuatro partes y a cada una se le agregó una sustancia diferente. Estas fueron: hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, cal y bicarbonato de sodio. Calentar el residuo agregándole alguna de estas sustancias es parte del “pretratamiento alcalino”, una “estrategia para desbloquear biocombustibles celulósicos” y poder generar energía, explican los investigadores en el trabajo.
Evaluaron luego el tiempo de reacción de cada uno y su resultado. Ese tratamiento previo de la yerba mate “puede aumentar el rendimiento de metano”, concluyeron los investigadores en el trabajo publicado. Encontraron que lo óptimo era realizarlo a 100 grados durante 12 horas. Además, concluyeron que usar el hidróxido de potasio era “la mejor opción y lo ambientalmente más favorable”, contó Etchebehere.
Luego de esa etapa de calentamiento, al residuo se lo enfría y se le modifica el PH (se le agrega ácido hasta llegar a PH7). Después viene otra etapa clave. Se lo coloca en frascos cerrados junto a microrganismos capaces de producir energía en forma de metano. Se trata de un grupo de microrganismos que cumple cada uno un rol diferente en etapas distintas y juntos logran producir metano. El grupo de microorganismos utilizados en este caso fue traído de Maltería Oriental, en donde producen metano a partir de sus efluentes y tienen un buen funcionamiento, destacó Etchebehere.
“La reacción se genera porque los microorganismos que están ahí consumen los componentes. Primero en general consumen los azúcares, después empiezan a consumir la celulosa, la lignina, y luego hay microorganismos que tienen enzimas” capaces de producir el metano, contó Etchebehere. “Es un consorcio de microorganismos, no lo hace uno solo”, agregó.
El gas metano se produce en esos frascos cerrados y tienen un sistema que detecta el gas.
El proceso lleva tiempo. Estudiaron que demora unos 60 días llegar al máximo de producción. “Son sistemas lentos”, aclaró Etchebehere.
Para ponerlo en práctica, Etchebehere imagina un circuito de recolección que reúna la basura de grandes instituciones educativas, empresas o ministerios en donde trabaje una gran cantidad de personas para que justifique pasar a buscar el residuo. Además, requiere la inversión del equipamiento para realizar la producción a gran escala. Etchebehere considera que es un poco pronto para hablar de números y que el siguiente paso será continuar “optimizando el proceso”.
Suero de queso y yerba
Los azúcares son fáciles de degradar y es sencillo producir energía a partir de ellos. Sin embargo, queda poco en el residuo cuando se descarta, la mayoría se consume. Por eso, a Etchebehere y su grupo se les ocurrió comenzar a probar combinar el residuo de la yerba mate con otro que tuviera alto contenido de azúcares para evaluar si juntos creaban buena cantidad de energía.
Un residuo que tiene alto contenido de azúcares, a veces hasta demasiado, es el suero de queso. Es un tema que ha sido objeto de estudio durante años para la investigadora y su equipo. Por eso comenzaron a evaluar combinar ambos.
“Combinar residuos es algo que se está estudiando bastante, se llama codigestión”, explicó Etchebehere.