{"id":90043,"date":"2010-10-01T00:00:00","date_gmt":"2010-10-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/10\/01\/entre-esponjas-y-detergente\/"},"modified":"2017-02-10T18:41:01","modified_gmt":"2017-02-10T20:41:01","slug":"entre-esponjas-y-detergente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/entre-esponjas-y-detergente\/","title":{"rendered":"Entre esponjas y detergente"},"content":{"rendered":"
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MARK RALSTON\/AFP<\/span>Petr\u00f3leo en las aguas del Golfo de M\u00e9xicoMARK RALSTON\/AFP<\/span><\/p><\/div>\n

El derrame de petr\u00f3leo en el mar es un problema de pa\u00edses como Brasil, que concentra gran parte de la explotaci\u00f3n de crudo en el ambiente marino y con tr\u00e1fico de buques petroleros entre los sitios de explotaci\u00f3n y las terminales mar\u00edtimas. Por eso no fue necesario que ocurriese el mayor accidente del g\u00e9nero en el golfo de M\u00e9xico, que empez\u00f3 en abril de este a\u00f1o con la explosi\u00f3n y el hundimiento de una plataforma de British Petroleum (BP), y que result\u00f3 en el derrame de m\u00e1s de 4 millones de barriles de petr\u00f3leo, detenido por completo reci\u00e9n en septiembre, para que investigadores brasile\u00f1os profundizasen sus estudios sobre soluciones para este tipo de desastre ambiental. Al menos tres grupos presentaron recientemente los resultados de investigaciones que podr\u00e1n transformarse pronto en productos destinados a descontaminar el oc\u00e9ano. Los mismos aportan dos ventajas: la de ser biorremediadores -porque son menos t\u00f3xicos para el medio ambiente- y m\u00e1s baratos que los productos qu\u00edmicos utilizados actualmente. La primera tecnolog\u00eda es de un grupo de investigadores de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) compuesto por los profesores Rochel Lago, Fl\u00e1via Moura y Maria Helena Ara\u00fajo. \u00c9stos desarrollaron un material capaz de absorber petr\u00f3leo en accidentes ocurridos en agua o en tierra, denominado nanoesponja hidrof\u00f3bica, que repele el agua y tiene gran afinidad con compuestos org\u00e1nicos, como es el caso del petr\u00f3leo.<\/p>\n

El grupo fue sondeado recientemente por una empresa estadounidense interesada en utilizar el material en el golfo de M\u00e9xico. Pero todav\u00eda ser\u00e1n necesarias algunas pruebas de laboratorio para que el producto pueda probarse en el mar. La investigaci\u00f3n iniciada en 2005 por Fl\u00e1via y Lago desemboc\u00f3 en el desarrollo de un material macrosc\u00f3pico granular elaborado con el mineral vermiculita con gr\u00e1nulos de entre tres y cinco mil\u00edmetros de di\u00e1metro, recubiertos con una capa nanoestructurada que le confiere una coloraci\u00f3n negra. Este mineral se utiliza desde hace muchos a\u00f1os, y es comercializado por diversas empresas del mundo, incluso en Brasil, para absorber petr\u00f3leo. En el experimento del grupo de la UFMG se le agrega carbono, lo que transforma a este mineral en un material con una mayor capacidad de absorci\u00f3n. “El carbono hace que la vermiculita tenga m\u00e1s afinidad por el petr\u00f3leo que por el agua”, dice Maria Helena. El mineral aisladamente, de color claro, cuando se lo calienta adquiere el aspecto de una estructura plisada y liviana, parecida a una esponja que flota en el agua. El problema es que sin las nanoestructuras de carbono, absorbe m\u00e1s agua que crudo. Lo que los investigadores hicieron fue invertir esa caracter\u00edstica mediante el uso de la nanotecnolog\u00eda.<\/p>\n

Fl\u00e1via explica que para producir las nanoesponjas hidrof\u00f3bicas, la vermiculita, luego de ser exfoliada, es sometida a un proceso de calentamiento controlado en un horno, con la introducci\u00f3n de una fuente de carbono, que puede ser etanol, gas natural o incluso glicerina, que actualmente es un subproducto de la fabricaci\u00f3n del biodiesel. “Estas fuentes se descomponen en la superficie de la vermiculita formando carbono de diferentes formas, tales como nanotubos, filamentos, grafito o carbono amorfo”, explica. Este proceso altera las caracter\u00edsticas de la vermiculita. “Luego de la deposici\u00f3n del carbono, el mineral pasa a absorber preferentemente el crudo”, explica el doctorando Aluir Purceno, integrante del grupo. “Su capacidad de absorci\u00f3n de hasta seis gramos de petr\u00f3leo por gramo de material es superior a la de otros productos disponibles en el mercado.”<\/p>\n

Y el producto tiene otras ventajas. “Brasil es uno de los mayores productores de vermiculita del mundo, y cuando se la compara a \u00e9sta con otros materiales, tiene un costo muy bajo”, dice Purceno. El carbono empleado para componer las nanoesponjas hidrof\u00f3bicas puede extraerse de fuentes abundantes y baratas, como la glicerina. “Adem\u00e1s de emplearse para paliar los derrames de crudo, consume parte de la producci\u00f3n de glicerina, que podr\u00e1 convertirse en un problema ambiental en los pr\u00f3ximos a\u00f1os”, dice Miguel de Ara\u00fajo Medeiros, docente de la Universidad Federal de Tocantins (UFT) que realiz\u00f3 su doctorado en el grupo.<\/p>\n

Las nanoesponjas de vermiculita forman parte de una plataforma tecnol\u00f3gica del grupo de la UFMG que obtuvo en septiembre de este a\u00f1o el primer lugar en la etapa latinoamericana de la competencia internacional Idea to Product (“de la idea al producto”), organizada por la Universidad de Texas con sede en Austin, Estados Unidos, y en Brasil organizada por el Centro de Emprendedorismo y Nuevos Negocios de la Fundaci\u00f3n Get\u00falio Vargas (FGV) de S\u00e3o Paulo. Los ganadores participar\u00e1n en la etapa mundial en noviembre, en Estados Unidos. \u00c9stos contaron con la colaboraci\u00f3n de la empresa Verti Ecotecnologias, de Minas Gerais, que tiene como socio al profesor Lago y llev\u00f3 a cabo el estudio de factibilidad t\u00e9cnica y econ\u00f3mica del proyecto. “Presentamos una plataforma tecnol\u00f3gica que, adem\u00e1s de la nanoesponja, est\u00e1 compuesta por un producto llamado nanoamphil que contiene nanopart\u00edculas de vermiculita, n\u00facleos de hierro y nanoestructuras de carbono. Act\u00faa como desemulsionante, una sustancia que separa el petr\u00f3leo del agua del mar en las plataformas de explotaci\u00f3n. Las nanopart\u00edculas mezcladas en el petr\u00f3leo se adhieren a las gotas de agua. Cuando les acercamos un im\u00e1n, las nanopart\u00edculas magn\u00e9ticas de nanoamphil son atra\u00eddas por el campo del im\u00e1n y provocan la uni\u00f3n de las gotas. Al cabo de pocos minutos se produce la completa separaci\u00f3n del agua del petr\u00f3leo”, dice Purceno.<\/p>\n

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UFMG<\/span>Vermiculita natural y a la derecha, con el carbonoUFMG<\/span><\/p><\/div>\n

La tercera tecnolog\u00eda que compone la plataforma es un producto que extrae el azufre del petr\u00f3leo en las refiner\u00edas. Este trabajo rindi\u00f3 cuatro art\u00edculos cient\u00edficos y dos patentes. Los investigadores fueron financiados por la Fundaci\u00f3n de Apoyo a la Investigaci\u00f3n Cient\u00edfica del Estado de Minas Gerais (Fapemig) y el Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq). A trav\u00e9s del Programa de Apoyo a la Investigaci\u00f3n en Empresas (Pappe) del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda, la empresa Vermiculita Isolantes Termoac\u00fasticos particip\u00f3 en la elaboraci\u00f3n de las nanoesponjas de vermiculita. La empresa es productora de esa arcilla y se interes\u00f3 en la asociaci\u00f3n, suministrando el mineral y participando en el proceso de escalonamiento de la tecnolog\u00eda, el paso de la producci\u00f3n en laboratorio a una escala mayor.<\/p>\n

Un detergente de bacteria
\n<\/strong>En el segundo grupo, en lugar de esponjas, investigadores de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), en asociaci\u00f3n con el Centro de Investigaci\u00f3n y Desarrollo (Cenpes) de Petrobras, desarrollaron un detergente biodegradable producido por una bacteria para su uso en derrames de petr\u00f3leo. Denominada biosurfactante, esta sustancia reduce la tensi\u00f3n superficial del \u00e1rea fronteriza ubicada entre el agua y el crudo, y as\u00ed facilita la mezcla de los l\u00edquidos y la posterior degradaci\u00f3n del petr\u00f3leo. Este estudio tuvo su inicio en 1999, cuando investigadores de la empresa y de la universidad aislaron una cepa, la PA1, de la bacteria Pseudomonas aeruginosa <\/em>en aguas residuales de la explotaci\u00f3n petrol\u00edfera de la regi\u00f3n nordeste del pa\u00eds. Este microorganismo ya era conocido pues produce biosurfactante tipo ramnol\u00edpido, un detergente natural existente en los pozos petrol\u00edferos, que ya se ha probado en accidentes ambientales en Estados Unidos. En 1989, en el derrame de crudo del buque petrolero Exxon Valdez, en el mar de Alaska, se us\u00f3 un biosurfactante de P. aeruginosa <\/em>con buenos resultados, un producto desarrollado por el Centro de Ingenier\u00eda y Desarrollo del Campo de Pruebas de Aberdeen del Ej\u00e9rcito estadounidense, en colaboraci\u00f3n con la Universidad de Illinois. Pero el producto desarrollado con otra cepa no lleg\u00f3 al mercado porque nadie logr\u00f3 producirlo en gran escala, en biorreactores de gran porte. Esta especie de pseudomonas <\/em>transforma naturalmente fuentes de carbono, como el petr\u00f3leo, del cual se alimentan, en un detergente biodegradable. El reto de los investigadores consist\u00eda en hacer que esos microorganismos produjeran el biosurfactante en escala industrial. Los estudios empezaron por iniciativa de las investigadoras Denise Freire, del Instituto de Qu\u00edmica de la UFRJ, y L\u00eddia Santa Anna, de Petrobras.<\/p>\n

Denise y el profesor Cristiano Borges, del Programa de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica del Instituto de Posgrado e Investigaci\u00f3n en Ingenier\u00eda (Coppe) de la UFRJ, dirigieron la tesis doctoral de Frederico Kronemberger, desarrollada entre 2002 y 2007, que tuvo como tema la factibilidad de la producci\u00f3n de esos biosurfactantes en biorreactores. “Desarrollamos un innovador sistema de oxigenaci\u00f3n con el uso de membranas polim\u00e9ricas”, comenta Kronemberger. Hasta ese entonces, el suministro de ox\u00edgeno en esos biorreactores -esencial para el crecimiento de las bacterias y para la producci\u00f3n de los biosurfactantes- se hac\u00eda mediante inyecci\u00f3n de aire, lo que hac\u00eda inviable la producci\u00f3n.<\/p>\n

Pese al avance, la producci\u00f3n en biorreatores en escala de laboratorio a\u00fan no hac\u00eda factible la realizaci\u00f3n de ensayos de aplicaci\u00f3n de biosurfactantes en campo. “Con la asociaci\u00f3n y el financiamiento de Petrobras, iniciamos el proyecto para el desarrollo de una unidad en escala piloto destinada a la producci\u00f3n de biosurfactantes, con un biorreactor de 200 litros”, dice Kronemberger. “En julio de 2009 se inaugur\u00f3 dicha unidad. Desde entonces se realizan ensayos de producci\u00f3n”. Los investigadores est\u00e1n acumulando el material para transfer\u00edrselo al Cenpes, que se encargar\u00e1 de hacer los ensayos en el mar. Este trabajo result\u00f3 en tres art\u00edculos cient\u00edficos y una patente.<\/p>\n

Microesferas de quitosana
\n<\/strong>Las bacterias tambi\u00e9n son las principales proveedoras de biosurfactantes en el marco de un proyecto del Parque de Desarrollo Tecnol\u00f3gico (Padetec) de la Universidad Federal de Cear\u00e1 (UFC). Esta investigaci\u00f3n, que cont\u00f3 tambi\u00e9n con la colaboraci\u00f3n investigadores de las universidades federales de Pernambuco y Bah\u00eda, desarroll\u00f3 bajo la coordinaci\u00f3n de la profesora V\u00e2nia Melo, de la UFC, microesferas de quitosana con c\u00e9lulas de la bacteria Bacillus subtilis<\/em> capaces tambi\u00e9n de absorber y alimentarse de petr\u00f3leo. La quitosana, un pol\u00edmero natural, se extrae principalmente del exoesqueleto (caparaz\u00f3n) y de la cabeza de los camarones, descartados por la industria de cr\u00eda de esos crust\u00e1ceos. Es un material que ya se utilizaba para absorber crudo, incluso en Estados Unidos. La innovaci\u00f3n del grupo consisti\u00f3 en juntar la quitosana y la bacteria tambi\u00e9n usada para producir biosurfactantes. Esta novedad hizo que el grupo se convirtiese en uno de los ganadores del Premio Inventor 2009 de Petrobras. “Ahora estamos desarrollando un aparato destinado a producir esas microesferas de tres mil\u00edmetros de di\u00e1metro”, dice el profesor Afr\u00e2nio Craveiro, director presidente del Padetec y uno de los inventores de las microesferas. El grupo pretende ahora generar unos 300 kilos, y en forma de spray, realizar ensayos en el mar y en lagunas. “\u00c9ste no es un producto para grandes \u00e1reas como el golfo de M\u00e9xico, sino para contaminaciones mucho menores”. La empresa que pretende fabricar este producto es Polymar, que fue incubada en el Padetec y actualmente fabrica quitosana para su uso como suplemento alimentario. “Polymar tiene la prioridad, pero existen otras empresas interesadas”, dice Craveiro.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/em>MEDEIROS, M.A. et al.<\/em> Modification of vermiculite by polymerization and carbonization of glycerol to produce highly efficient materials for oil removal<\/a>. Applied Clay Science<\/strong>. v. 45, n. 4, p. 213-19. ago. 2009.
\nKRONEMBERGER, F.A et al<\/em>. Oxygen-controlled biosurfactant production in a bench scale bioreactor<\/a>. Applied Biochemistry and Biotechnology<\/strong>. v. 147, p. 33-45. mar. 2008.
\nBARRETO, R.V.G. et al.<\/em> New approach for petroleum hydrocarbon degradation using bacterial spores entrapped in chitosan beads<\/a>. Bioresource Technology<\/strong>. v. 101, n. 7, p. 2.121-25. abr. 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Nuevos productos pueden remover el petr\u00f3leo derramado en el mar","protected":false},"author":20,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[297,269],"coauthors":[112,97],"class_list":["post-90043","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-ingenieria","tag-ambiente-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90043","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/20"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=90043"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90043\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=90043"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=90043"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=90043"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=90043"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}