Georgia María González, profesora en Bioingeniería de la Escuela de Ingeniería y Ciencias, e investigadora del Institute of Advanced Materials and Sustainable Manufacturing, participó en un proyecto junto a colegas de los campus Monterrey y Querétaro para evaluar cómo los aceites obtenidos del sargazo pueden mejorar las cualidades de los lubricantes sintéticos y eventualmente sustituirlos.
La acumulación de miles de toneladas de sargazo en las costas del Caribe mexicano es un problema ambiental que representa un gran desafío para los ecosistemas y especies del océano, así como para las economías locales y de turismo e incluso para la salud pública. Ante esto, investigadores del Tec de Monterrey desarrollan proyectos para aprovechar esta macro alga marina y convertirla en un recurso de valor para las industrias.
Uno de estos proyectos se enfoca en explotar su abundancia para obtener un aceite que sirva como aditivo en lubricantes sintéticos, utilizados comúnmente en motores de automóviles y maquinarias industriales.
“Los lubricantes son necesarios porque ayudan a eliminar la fricción entre dos metales de cualquier máquina y aseguran un ahorro de energía para su funcionamiento. La premisa del proyecto fue utilizar macro y micro algas para la obtención de aditivos que ayuden a hacer una transición en el uso del 100% de lubricantes a base de petróleo hacia la incorporación de bioaceites”, comenta González.
A través de esta investigación, se comprobó que tan solo un porcentaje del 10% de aceite de sargazo en uno sintético (PAO6) podría generar un lubricante con mejores índices de viscosidad, así como la reducción de desgaste en motores, lo que implica un gran potencial hacia una mayor eficiencia y durabilidad de estos.
Aceite de sargazo como aditivo en lubricantes sintéticos
Cuando González menciona una transición, se refiere a que el objetivo sería llegar a un 100% en el uso de bioaceites, sin embargo, admite que, “hoy en día los motores de automóviles ni la maquinaria de las fábricas están preparadas para ese cambio. Entonces, ¿qué proponemos? Poco a poco ir aditivando estos aceites”.
Para el proyecto, los investigadores evaluaron una fórmula conformada con un 10% de aceite de alga y un 90% de lubricante común. Eligieron el PAO6 porque es el lubricante estándar para hacer pruebas en el laboratorio y su uso es común en máquinas de vehículos y fábricas.
Las pruebas realizadas con la formulación, demostraron que su viscosidad se redujo –en temperaturas de 40° y 100° celsius– hasta en un 15%, lo que significa una menor resistencia en el funcionamiento de las máquinas y, con ello, una disminución en el uso de energía. Un ejemplo en ese sentido es comparar el agua y la miel, esta última tiene mayor viscosidad, es más espesa, fluye con dificultad y manipularla requiere de un mayor esfuerzo.
Por otro lado, el índice de viscosidad se incrementó en un 26%, lo que ayudaría a que se mantenga más estable en rangos amplios de temperatura. Este indicador se relaciona a cómo ante el calor, la viscosidad disminuye y ayuda a que las piezas se muevan con menos esfuerzo.
También se realizaron pruebas para medir la huella de desgaste y el coeficiente de fricción y los resultados demostraron que el aditivo de sargazo en el aceite sintético mejoró la protección de las piezas metálicas de los motores hasta en un 10% en comparación con el PAO6 puro.
Es decir, la fórmula 90-10 del lubricante ayudaría evitar el deterioro de motores, engranajes y otras piezas mecánicas y hasta extender la vida útil de maquinarias y vehículos.
Recolección y procesamiento del sargazo
Cada año –y a partir de 2011– el Caribe mexicano ha sido invadido por esta alga del género Sargassum y en 2023, medios informaron que la Secretaría de Marina recolectó más de 20,000 toneladas. También, científicos evalúan su impacto en diferentes ambitos, como el daño a la flora y fauna marina por la obstrucción de la luz solar y la modificación de química del agua; además, su descomposición libera sustancias, como metales pesados, y gases como el ácido sulfhídrico, dióxido de carbono y amoniaco que afectan la salud de las personas cuando hay una exposición continua a ellos.
Para su proyecto, los investigadores del Tec hicieron convenios con miembros de la industria hotelera al verse afectados por la macroalga e invirtieron en equipos de biólogos que hicieran frente al problema. Se acordó que los mismos hoteles recolectaran el sargazo y lo mandaran hacia Monterrey a través de mensajería aérea, en un tiempo menor a 12 horas para evitar que perdiera frescura.
Al recibirla en el laboratorio, los investigadores enjuagaban el alga, la sometían a un proceso de secado por hornos, se trituraba y se utilizaban solventes químicos para extraer el aceite. González admite que estos solventes son poco amigables con el medio ambiente, sin embargo, fue necesario utilizarlos en esta investigación para obtener el aceite y evaluarlo con lubricantes sintéticos. En etapas futuras, se buscará estandarizar el proceso y utilizar otro tipo de componentes para extraerlo.
Tras obtener el aceite de sargazo, el equipo lo enviaba hacia el Centro de Bioingeniería en campus Querétaro donde investigadores como Leonardo Farfán hicieron combinaciones a diferentes porcentajes con el lubricante tradicional para hacer los ensayos tribológicos, es decir, de fricción, lubricación y desgaste.
“Este tipo de estudios es totalmente nuevo. La extracción de aceites está en sus primeros pasos y todavía no está muy estandarizada. Hay pocos artículos que hablan acerca del uso de aceites de macro y microalgas para su aplicación en biolubricantes”, dice la investigadora.
También evalúan aceite de microalgas
González platica que, a la par del estudio con el aceite de sargazo, el equipo también desarrolló una fórmula de biolubricante a partir de microalgas cultivadas en el laboratorio. Para ese compuesto también emplearon una combinación de 10% de aceite de alga y el resto con un lubricante automotriz comercial.
Luego de un proceso de selección, eligieron la especie Scenedesmus porque es una microalga, es decir, una célula fotosintética, que pudieron cultivar incluso en aguas residuales porcícolas; además, tiene un alto porcentaje de aceite. En el proceso, que se realizó a una escala piloto, se emplearon seis reactores de 100 litros.
El medio de cultivo es líquido y para separar las microalgas emplearon un proceso de centrifugado; tras obtener la biomasa utilizaron los mismos solventes usados con el sargazo para extraer el aceite.
Como resultado de la combinación, obtuvieron un aceite más líquido, con una mayor lubricidad, pero en temperaturas menores a los 137° Celsius para no perder sus propiedades. “Eso es importante mencionarlo, por ejemplo, en los automóviles no se llega a esa temperatura, pero hay maquinarias de uso rudo que las superan y que requieren otro tipo de lubricante, uno más viscoso, en forma de grasa”.
Algas vs plantas terrestres
El desarrollo de lubricantes de origen vegetal no es algo nuevo, dice González, comenzó a surgir en las décadas de los 80 y 90. Sin embargo, en su mayoría se enfoca en bioaceites creados a partir de plantas terrestres, lo que es costoso y genera una competencia por las tierras agrícolas: o se siembra para alimentar a la población o para obtener lubricantes.
En ese sentido, las micro y macro algas tienen una ventaja frente a otras materias primas de bioaceites como palma o girasol, pues pueden producirse incluso en aguas residuales o saladas. En el caso del sargazo, ni siquiera se tienen que emplear recursos para hacer que crezca, sino únicamente para su recolección del mar.
La investigadora comenta que el estudio para evaluar los beneficios de los aceites de algas como aditivos ya concluyó, sin embargo, señala que una siguiente etapa tendría que estar enfocada en medir su toxicidad en los ecosistemas y su tiempo de degradación en el ambiente, que deberían ser menores en comparación con los lubricantes convencionales.
“Con estos aditivos de algas al 10%, estamos proponiendo una transición a productos más sustentables. Le vamos a apostar más al sargazo, porque no estamos invirtiendo absolutamente en nada, simplemente sería la recolección, hacer la extracción del aceite y hacer las combinaciones”, dice González.
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