Aprovechar el potencial energético del nopal y reducir su desperdicio son los ejes de una investigación que se lleva a cabo en el Instituto de Ingeniería de la UNAM. Bajo la coordinación de Simón González Martínez, un equipo del Departamento de Ingeniería Ambiental trabaja en descifrar las complejas reacciones bioquímicas que ocurren durante la fermentación de residuos de esta cactácea, con el objetivo de mejorar la producción de biogás.
Aunque la generación de energía a partir de biomasa no es nueva, el enfoque del equipo universitario busca hacer más eficiente el proceso, particularmente al introducir una etapa previa de fermentación etanólica.
La hipótesis que guía el estudio es que, al favorecer la formación de etanol en lugar de ácidos, se facilita un ambiente más estable y propicio para que los microorganismos metanógenos produzcan metano, el componente energético principal del biogás.
“Se trata de alcanzar un equilibrio bioquímico delicado”, explica González Martínez. “Si se generan ácidos más rápido de lo que los metanógenos pueden procesarlos, el medio se acidifica y la producción de biogás se detiene. En cambio, el etanol no baja el pH, y eso ayuda a mantener condiciones más estables”, dice.
Una planta con más agua que fibra
El nopal es un cultivo emblemático de México, especialmente de Milpa Alta, donde se concentra entre 60 y 70 por ciento de la producción nacional de Opuntia ficus-indica, también conocida como “nopal verdura”. A pesar de su abundancia y alto contenido de carbohidratos —clave para una fermentación eficiente—, también presenta desafíos técnicos: su contenido de agua puede alcanzar el 95 por ciento, y su mucílago (la popular “baba”) complica el control del pH en el proceso de biodigestión.
“No se puede transportar lejos sin encarecer el proceso, por lo que la planta de producción tendría que estar cerca del sitio de cultivo”, advierte el investigador.
Estudiar desde la raíz… o la penca
Con el apoyo del Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT) de la UNAM y de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación, este proyecto también incluye la participación activa de estudiantes de licenciatura y posgrado. Uno de los nuevos frentes de estudio es la edad del nopal: se pretende analizar cómo varían las concentraciones de carbohidratos en función de su maduración, lo que podría incidir directamente en la eficiencia de fermentación.
El proceso se divide en dos etapas clave: primero, los microorganismos acidógenos descomponen los carbohidratos del nopal en ácidos orgánicos y alcoholes (como el etanol). Luego, los metanógenos consumen estos productos y generan biogás, principalmente una mezcla de metano y dióxido de carbono.
De residuos a fertilizantes
La investigación no se detiene en la producción de energía. El equipo también estudia el uso del residuo final del proceso, conocido como digestato, como mejorador del suelo agrícola. A diferencia del estiércol mal manejado o las compostas de baja calidad, este subproducto puede representar una opción higiénica y sostenible para enriquecer tierras de cultivo.
González Martínez subraya que si bien hay esfuerzos en estados como San Luis Potosí y Aguascalientes para producir biogás a partir del nopal, muchas de estas iniciativas se mantienen a escala pequeña y con tecnologías poco desarrolladas. El objetivo final del proyecto es transferir un proceso optimizado a productores locales, como los de Milpa Alta, con quienes ya se han establecido vínculos.
“Estamos hablando de un cultivo nacional que se desperdicia hasta en un 15 por ciento por condiciones estéticas o manejo posterior a la cosecha. Transformar ese residuo en energía y en abono sería cerrar un ciclo virtuoso que beneficia tanto al medio ambiente como a las comunidades”, concluye el investigador.