Este producto, que se usa para envolver los tamales en México o hacer envueltos y artesanías en Colombia, tiene un componente que permitiría nuevos usos: azúcares, concretamente la xilosa, un líquido amarillento que serviría como insumo en la producción de combustible vegetal, o etanol.
Alrededor del 70 % de los desechos del maíz corresponden a celulosa o hemicelulosa, un componente de las paredes celulares de plantas como algodón, cáñamo o cereales; además es una materia prima ampliamente utilizada en la industria papelera, farmacéutica, alimentaria y de biocombustibles.
Para aprovechar este potencial, Dayanna Vanessa Gilon Salazar, magíster en Ingeniería Química, y el profesor Javier Fontalvo, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, diseñaron y probaron un nuevo modelo para extraer la xilosa de la hoja de mazorca.
“La idea es hacerlo a través de hidrólisis ácida, un proceso que consiste en romper los enlaces moleculares del material lignocelulósico, específicamente de la lignina, y transformarla en una sustancia del producto, en este caso el azúcar”, explican.
Su modelo consiste en introducir la materia prima seca y pulverizada en un reactor percolador, que es un tubo de acero inoxidable de 50 cm de largo y 3 cm de diámetro. En cada costado se pone una longitud de fibra de vidrio para evitar filtración de las partículas sólidas, y mediante una bomba tipo HPLC se inyecta una solución de ácido sulfúrico con concentraciones entre 0,6 y 1,5 % de peso por volumen (p/v). A medida que se inyecta la solución, la hemicelulosa del material se transforma en xilosa y otros azúcares y se retira inmediatamente a la salida del reactor.
Este es un proceso de transformación rápido, pues si el material se somete mucho tiempo al contacto con el ácido, la xilosa se puede degradar a un subproducto llamado furfural, líquido incoloro utilizado para aceites y lubricantes.
Aunque para producir bioetanol se requieren concentraciones de 180 g/L de azúcar, industrialmente se obtiene entre 30 y 50 g/L; el modelo propuesto extrae hasta 90 g/L, lo que mejoraría los costos de producción y además se sacaría provecho a gran parte del material residual vegetal.
Los investigadores señalan que “las bajas concentraciones de los materiales lignocelulósicos industriales se deben a que los tiempos de operación en los reactores convencionales son altos, por las bajas velocidades de transferencia de masa; si el material está en contacto con el ácido todo el tiempo, se alarga el proceso y se produce el furfural”.
El modelo inicial está compuesto por cuatro pasos: obtención de modelo matemático, ajuste secuencial de parámetros, análisis del comportamiento del reactor percolador, y optimización de las condiciones experimentales.
Por último, “la cáscara que queda en el reactor se puede utilizar para una segunda extracción de la celulosa, o se desechar sin problemas, pues por ser un producto vegetal no genera contaminación al medioambiente y se puede degradar fácilmente”, destacan los creadores de este prototipo.