lunes, 18 de julio de 2011

Investigación en la Universidad Autónoma de Madrid

La piel seca de la cebolla se puede aprovechar

Cada año se tiran más de medio millón de toneladas de residuos de cebolla en la Unión Europea, pero según los científicos se podrían aprovechar como ingredientes alimentarios. La piel marrón y las capas externas son ricas en fibra y flavonoides, y los bulbos que se descartan contienen compuestos azufrados y fructanos. Todas son sustancias beneficiosas para la salud.

La producción de desperdicios de cebolla ha aumentado en los últimos años con la creciente demanda de estos bulbos. En la UE se generan anualmente más de 500.000 toneladas de residuos, sobre todo en España, Holanda y Reino Unido, lo que se ha convertido en un problema ambiental. Los restos incluyen la piel seca marrón, las capas más externas, las raíces y los tallos, así como las cebollas que no alcanzan el tamaño comercial y las que han sufrido daños.
“Una solución podría ser emplear los residuos de la cebolla como fuente natural de ingredientes con alto valor funcional, ya que esta hortaliza es rica en compuestos que proporcionan beneficios para la salud humana”, destaca a SINC Vanesa Benítez, investigadora del Departamento de Química Agrícola en la Universidad Autónoma de Madrid.
El grupo de investigación al que pertenece Benítez, junto con científicos de la Universidad de Cranfield (Reino Unido), ha identificado en el laboratorio las sustancias y posibles usos de cada parte de la cebolla. Los resultados los publica la revista Plant Foods for Human Nutrition.
Según el estudio, la piel marrón se podría emplear como un ingrediente funcional rico en fibra alimentaria (principalmente del tipo insoluble) y en compuestos fenólicos, como la quercetina y otros flavonoides (metabolitos de las plantas con propiedades medicinales). Las dos capas carnosas externas de la cebolla también contienen fibra y flavonoides.
“El consumo de fibra disminuye el riesgo de padecer enfermedad cardiovascular, dolencias gastrointestinales, cáncer de colon, diabetes tipo 2 y obesidad”, recuerda la investigadora.
Por su parte, los compuestos fenólicos ayudan a prevenir la enfermedad coronaria y presentan actividades anticancerígenas. Los altos contenidos de estos compuestos en la piel seca y las capas de fuera de los bulbos les confieren, además, una elevada capacidad antioxidante.
En cuanto a las partes internas, así como las cebollas enteras que se descartan, los investigadores proponen emplearlas como fuente de fructanos y compuestos azufrados. Los fructanos son prebióticos, es decir, ejercen efectos beneficiosos para la salud al estimular selectivamente el crecimiento y la actividad de las bacterias del colon.
Los compuestos azufrados inhiben la agregación de las plaquetas, por lo que facilitan el flujo sanguíneo y, en general, mejoran la salud cardiovascular. Además, modifican positivamente los sistemas antioxidantes y antiinflamatorios en los mamíferos.
“Los resultados indican que sería interesante separar las diferentes partes de la cebolla que se generan durante su procesamiento industrial”, apunta Benítez, “y así se podrían utilizar como fuente de compuestos funcionales para añadirlos a otros alimentos”.
Referencia bibliográfica:
Vanesa Benítez, Esperanza Mollá, María A. Martín-Cabrejas, Yolanda Aguilera, Francisco J. López-Andréu, Katherine Cools, Leon A. Terry, Rosa M. Esteban. “Characterization of Industrial Onion Wastes (Allium cepa L.): Dietary Fibre and Bioactive Compounds”. Plant Foods for Human Nutrition 66 (1): 48-57, 2011. DOI: 10.1007/s11130-011-0212-x

lunes, 11 de julio de 2011

La temperatura regula la vegetación amazónica

El cambio climático de hace 300.000 millones de años influyó en los bosques del este de los Andes, en la selva amazónica. Según un estudio internacional que se publica hoy en Science, la temperatura sería el principal modulador de esta vegetación.
Nuevos cambios en la temperatura global podrían provocar la reorganización de la vegetación de esta zona de la selva amazónica. Foto: Macarena L. Cárdenas.
"El principal hallazgo ha sido descubrir que este tipo de bosques han permanecido presentes tanto durante periodos glaciales (fríos) como interglaciales (cálidos)", explica a SINC Macarena L. Cárdenas, investigadora del departamento de Ciencias Medioambientales y Tierra de la Open University-Milton Keynes (Reino Unido) y autora principal del trabajo que se publica hoy en Science.
El equipo de científicos ha descubierto que el cambio climático que se produjo en el Pleistoceno Medio como consecuencia de las glaciaciones (hace 300.000 y 200.000 años) afectó a los bosques del este de los Andes, en la selva amazónica (Ecuador)."La temperatura podría ser el principal factor modulador de la vegetación amazónica", afirma Cárdenas.
Para realizar el estudio, los investigadores han analizado restos fósiles de polen y madera conservados dentro de sedimentos orgánicos. La presencia de restos de conífera (Podocarpus) a 1.000 metros de la superficie indica un enfriamiento de al menos 5 grados durante las glaciaciones y la estabilidad de las condiciones húmedas.
“Los cambios en la temperatura global alteraron radicalmente a las comunidades vegetales y a la biodiversidad en esta región”, explican los autores. Su trabajo revela que los bosques sobrevivieron a las épocas glaciares e interglaciares y que el cambio climático “tuvo un mayor impacto en la vegetación tropical”.
La temperatura es el “factor clave” para controlar los cambios vegetales. Sus fluctuaciones fueron suficientes para generar nuevas comunidades de plantas que, además, no se corresponden exactamente con las especies actuales. “El descubrimiento implica que nuevos cambios en la temperatura global podrían provocar la reorganización de la vegetación de esta zona de la selva amazónica”, explican los expertos.
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Referencia bibliográfica:
Macarena L. Cárdenas, William D. Gosling, Sarah C. Sherlock, Imogen Poole, R. Toby Pennington y Patricia Mothes. “The Response of Vegetation on the Andean Flank in Western Amazonia to Pleistocene Climate Change”. Science. 331. 25 de febrero de 2011. Doi: 10.1126/science.1197947
Fuente: SINC

Mejoran los procesos para obtener un compuesto ecológico que puede optimizar el biodiesel

Los acetales pueden jugar un papel primordial en el desarrollo de los biocombustibles. De hecho, parece que pueden funcionar como aditivos del biodiesel, para mejorar su índice de cetano y para que así se inflame con mayor facilidad. Asimismo, mejoran su estabilidad a la oxidación y disminuyen las emisiones de óxidos de nitrógeno. El ingeniero Ion Agirre se ha centrado en el acetal denominado 1,1 dietoxi butano.

Ion Agirre Arisketa, autor de la tesis.
Ha examinado el sistema de reacción que se emplea habitualmente para conseguirlo, y ha propuesto medidas alternativas para que el proceso sea más eficiente. Ha defendido su tesis en la UPV/EHU, bajo el título Innovative reaction systems for acetal (1,1 diethoxy butane) production from renewable sources (Sistemas de reacción innovadores para la producción de acetal (1,1 dietoxi butano) a partir de recursos renovables). A su vez, ha publicado varios artículos; por ejemplo, en la revista Journal of Membrane Science.
El 1,1 dietoxi butano proviene de la reacción de acetalización entre el etanol y el butanal. Con el propósito de agilizar la reacción entre estas dos sustancias, se hace uso de resinas de intercambio iónico. La reacción da como resultado 1,1 dietoxi butano y agua, y dichos productos deben ser separados. La principal ventaja de este tipo de acetal consiste en que tiene un origen renovable: el etanol puede obtenerse de la fermentación de plantas ricas en azúcares, y el butanal, a partir de la deshidrogenación u oxidación parcial de su correspondiente alcohol. Además, el 1,1 dietoxi butano cumple con la mayoría de las especificaciones requeridas para adherirse al diesel, al contrario de otros acetales como el 1,1 dietoxi etano, el acetal más conocido. Por lo tanto, Agirre ha optado por estudiar en su tesis el proceso para obtener el dietoxi butano.

Las membranas, las más eficientes
Cuando se utilizan reactores convencionales para el proceso de obtención del dietoxi butano, a menudo no se consigue culminarlo (conversión baja). Así lo ha comprobado Agirre en su tesis, al estudiar la cinética o velocidad de reacción en un reactor discontinuo (significa que no se carga automáticamente, sino que de uno en uno cada vez que se activa el proceso). Así las cosas, no ha conseguido realizar la conversión en temperaturas cinéticamente aceptables más que en el 40-50 % de los casos. Por lo tanto, ha analizado dos sistemas innovadores para superar los límites termodinámicos mostrados por los reactores convencionales.
La primera alternativa investigada en la tesis consiste en el uso de la destilación reactiva, mediante la cual, el investigador ha comprobado que las conversiones pueden incrementarse de un 40 % a un 50 %. Agirre ha aplicado sus experimentos a una planta semipiloto, y ha realizado pruebas con diversas variables (altura de la sección de reacción, reflujo, configuración de la alimentación…), hasta dar con las mejores condiciones. Por otra parte, ha desarrollado un modelo matemático basado en etapas de equilibrio de la planta, el cual ha sido validado con los datos experimentales. El modelo ha servido para entender el comportamiento del sistema, y posibilita establecer la configuración óptima de las instalaciones sin llevar a cabo experimentos previos.
El segundo sistema innovador consiste en la aplicación de membranas de deshidratación o reactores de membrana, y según la tesis, es el que mejores resultados ofrece. De hecho, puede aumentar las conversiones de un 40 % a un 70 %. Agirre ha realizado la experimentación en un reactor discontinuo con membranas de la marca HybSi®. En este caso, ha llevado a cabo varios ensayos en los que ha procedido a la reacción y a la separación en un mismo reactor (las membranas de deshidratación separan el agua y el dietoxi butano). Ha desarrollado dos modelos matemáticos con las experimentaciones: el primero, discontinuo, para predecir los experimentos de laboratorio (ha sido validado); el segundo, continuo, que le ha servido para el diseño de un proceso.

La mejor combinación
Para completar la investigación, Agirre ha desarrollado a escala industrial diversos procesos basados en la destilación reactiva y en las membranas de deshidratación, para así completar un trabajo de ingeniería de procesos conceptual y la estimación de costes. Según ha concluido, la opción más prometedora para la obtención de 1,1 dietoxi butano puede resultar de la combinación entre las membranas de deshidratación y la destilación convencional. Esta opción es la que mejores resultados ha dado, tanto desde el punto de vista de la eficiencia del proceso como del factor económico.

Sobre el autor
Ion Agirre Arisketa (Zarautz, 1982) es doctor en Ingeniería Química. Ha redactado la tesis bajo la dirección de Pedro Luis Arias Ergueta, catedrático del Departamento de Química y del Medio Ambiente de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao (UPV/EHU). Es ahí donde principalmente ha llevado a cabo la investigación, así como en una estancia en el Centro de Investigación de la Energía de los Países Bajos (ECN). Agirre se encuentra ahora realizando su estancia post doctoral en Austria, en la Universidad de Leoben (Departamento de Metalurgia No Férrea; Laboratorio Christian Doppler: Optimización y Aplicación de la Biomasa al Reciclaje de Metales Pesados).
Fuente: UPV/EHU