La pesca y la acuicultura son actividades económicas de gran importancia en el país. Su viabilidad a largo plazo depende, en gran medida, de contar con estrategias para mejorar su desempeño y competitividad. Una alternativa para alcanzar este objetivo es desarrollar proyectos, donde se propone el uso de la biomasa residual de los procesos realizados en plantas procesadoras de productos pesqueros y acuícolas en México, con la finalidad de incrementar la ecoeficiencia y rentabilidad en sus operaciones. Los desechos orgánicos generados por la industria acuícola y pesquera son ricos en proteínas, aceites y grasas, considerándose una muy buena opción para la producción de biogás y biodiesel.
Este proyecto responde a la necesidad de presentar alternativas de producción energética, mediante la implementación de prácticas amigables con el ambiente y el aprovechamiento de los desechos de las plantas procesadoras de productos pesqueros y acuícolas. Los efluentes de las plantas procesadoras son una fuente importante de contaminación. Estos desechos, cuando no reciben un tratamiento o no son tratados adecuadamente, conducen a la eutrofización de las aguas a las cuales son vertidas. Esto, a su vez, puede resultar en cambios en la composición de las especies e incluso en la pérdida de especies. Aunado a lo anterior, la generación de desechos orgánicos, y su mala disposición, promueve la producción de gases (bióxido de carbono, metano, óxido nitroso, etc.) causantes del efecto invernadero y el cambio climático.
Por lo anterior, gracias al financiamiento recibido de la SAGARPA, y en conjunto con otros centros de investigación y universidades, el CIDETEQ trabaja en la evaluación de la factibilidad técnico-económica para la obtención, a partir de biomasa residual de la pesca y la acuicultura, de coproductos como ácidos grasos Omega-3 (DHA/EPA) y ácido hialurónico, así como para la generación de biocombustibles (biogás y biodiesel), útiles en la generación o cogeneración de energía.
El grupo de trabajo está conformado por Centros CONACYT (CIAD Mazatlán, CIAD Hermosillo, CIATEJ y CIDETEQ), además del Instituto Tecnológico de Mazatlán y la participación activa de dos empresas procesadoras de pescado de la ciudad de Mazatlán, Sinaloa.
Las actividades y entregables del proyecto fueron distribuidas de acuerdo a las capacidades y experiencia de cada centro. En este caso, el CIDETEQ es el encargado de evaluar la capacidad de generación de biogás de los diferentes desechos generados en estas industrias, así como de los lodos primarios provenientes de una planta de tratamiento de aguas residuales, mediante su tratamiento por el proceso de digestión anaerobia.
Los residuos mencionados anteriormente presentan una alta complejidad para su tratamiento debido a la alta carga orgánica que presentan, la cantidad de proteínas que contiene y la elevada concentración de sal proveniente de los lavados que se realizan con agua de mar. Sin embargo, como ya se mencionó, la producción de biocombustibles con los residuos generados a partir del procesamiento de pescado luce como una alternativa viable tanto económica como ambientalmente, pues el biogás obtenido puede ser utilizado dentro del proceso de producción y de igual manera minimizar la carga de contaminantes vertidos en el medioambiente.
Para la primera parte del proyecto se llevó a cabo la experimentación en dos etapas: la primera consistió en el acondicionamiento de los lodos anaerobios (inóculo) a las altas concentraciones de sal, y la segunda, la evaluación de la capacidad de producción de biogás de cada uno de los residuos proporcionados por las industrias participantes (residuos de pescado y lodos primarios de la planta de tratamiento de aguas).
Con el objeto de encontrar las condiciones de operación que faciliten el proceso de digestión anaerobia (y buscar maximizar la cantidad de biogás y el contenido de metano del mismo), en este proyecto se utilizó un modelo de inteligencia artificial basado en redes neuronales artificiales y algoritmos genéticos, para la optimización del proceso de tratamiento anaerobio que depura aguas residuales salobres. Durante la etapa de acondicionamiento, el sistema anaerobio fue capaz de trabajar con una eficiencia de remoción de 83% de la carga orgánica a 23 g/L de salinidad.
Estos valores de remoción son muy altos, considerando el efecto inhibitorio causado por la sal en los sistemas de tratamiento biológico.
Después de la etapa de acondicionamiento del inoculo siguió una etapa de experimentación con los diferentes sustratos. El objetivo de la fase de experimentación fue la generación de datos para entrenar una red neuronal que fuera capaz de predecir el comportamiento de un Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (UASB, por sus siglas en inglés). La red neuronal fue acoplada a un algoritmo genético que se utilizó para obtener las condiciones experimentales en las cuales, el desempeño del reactor sería el mejor. El algoritmo genético acoplado a la Red Neuronal Artificial (RNA) arrojó la mejor combinación de condiciones de operación para maximizar la eficiencia del reactor, la cual fue de un 70%, probando la eficacia del modelo de inteligencia artificial.
La segunda parte del proyecto, a realizarse en los siguientes meses, es reproducir los experimentos realizados en el Laboratorio de Tratamiento de Aguas del CIDETEQ, con las condiciones de operación obtenidas anteriormente, pero ahora en las instalaciones de una de las empresas participantes, ubicada en la ciudad de Mazatlán, Sinaloa.
Esta vez, los experimentos se llevarán a cabo en un prototipo de tratamiento de aguas con altas cargas orgánicas con que cuenta el CIDETEQ (con una capacidad de 1.5 m3/día), el cual será alimentado in situ directamente con los efluentes de la empresa.
Uno de los objetivos finales del proyecto es desarrollar un plan de negocios o un portafolio de inversión con base en el insumo y las alternativas identificadas como técnicamente viables, considerando la sostenibilidad y competitividad de la producción de biocombustibles a partir de biomasa residual de la pesca y la acuicultura, y establecer mecanismos para realizar la transferencia de la tecnología identificada a usuarios potenciales.
Académicamente, un alumno de doctorado y dos de maestría obtendrán su grado con los resultados obtenidos de este proyecto y gracias al apoyo de varios alumnos de estadías.
Texto por: Dr. Adrián Rodríguez García.
Investigador de CIDETE