Redacción

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24 de febrero de 2022

La investigación sobre la generación de luz blanca modulable en vidrios, con aplicaciones en sistemas de iluminación, así como la síntesis de nanopartículas luminiscentes para el desarrollo de pinturas o recubrimientos innovadores, son algunos de los proyectos que convergen en el estudio de materiales luminiscentes que se realiza en el laboratorio de los doctores Rosendo Lozada Morales, Abraham Meza Rocha y Salvador Carmona Téllez, de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la BUAP.

Los materiales amorfos, tal y como su nombre lo indica, son aquellos que no tienen una forma ordenada en su disposición interna o estructura atómica, un ejemplo es el vidrio, el cual no debe confundirse con el cristal, que sí tiene una estructura regular o periódica, al igual que la materia sólida que conforma lo que nos rodea, en su mayoría.

En general, los físicos se interesan más por materiales cristalinos; sin embargo, para otros investigadores, como los doctores Rosendo Lozada y Abraham Meza, el estudio de los materiales amorfos resulta igual de atractivo porque aborda una amplia gama de efectos y fenómenos que dan pie a desarrollos tecnológicos.

“Por ejemplo, algunas matrices que estudiamos son amorfas y cuando se les alojan iones de metales de transición, lantánidos o nanopartículas se pueden lograr efectos muy interesantes, lo que amplía la gama de estudio y permite lograr aportaciones a la eficiencia de las celdas solares u otro tipo de materiales en los que se busca que no se disperse la luz y se absorba”, añadió el profesor investigador de la FCFM, Rosendo Lozada.

Recordó que hace 10 años iniciaron esta línea de investigación con materiales como vanadatos amorfos y gracias al interés de investigadores como el doctor Abraham Meza y otros colaboradores y estudiantes estos proyectos se impulsaron, lo que permitió el desarrollo de las tres líneas de investigación que actualmente trabajan y que incluyen materiales con diferentes propiedades ópticas, eléctricas y estructurales.

Su labor también les ha permitido entablar colaboraciones con investigadores de instituciones como la Universidad Autónoma Metropolitana, la Universidad de Sonora y el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (Cinvestav), entre otras. Asimismo, registran publicaciones en revistas indizadas con un impacto importante, mayor a dos cuartiles, por el número de citas que tienen.

Luz blanca modulable

Una de las líneas de trabajo que desarrollan está relacionada con aplicaciones en sistemas de iluminación. Al respecto, el doctor Abraham Meza explicó que las lámparas fluorescentes convencionales contienen mercurio y cuando concluye su vida útil este elemento se escapa al medio ambiente y genera una cadena de contaminación que perjudica al ser humano y su entorno. La tendencia actual es eliminar el plomo (Pb) y el mercurio (Hg) de los dispositivos de uso masivo.

Es así como el doctor Meza Rocha trabaja en un proyecto de ciencia básica Conacyt para generar luz blanca modulable en vidrios de fosfato de zinc, purificado con clústeres de plata y lantánidos trivalentes. Su objetivo es implementar sistemas más amigables con el medio ambiente.

Abraham Meza refirió que como alternativa al uso de mercurio ya surgieron las lámparas LEDS que eliminan este elemento y recurren a leds como fuente de excitación. Esto dio pie al estudio de materiales luminiscentes con características que faciliten generar luz dentro de la emisión de los leds. Es aquí donde justamente se enfoca su trabajo.

Con su equipo de trabajo propuso usar plata (Ag) en vidrios de fosfato de zinc. “Cuando se introduce a estos sistemas, la plata tiende a generar clústeres, es decir, arreglos subnanométricos, los cuales presentan emisiones muy intensas de luz blanca, gracias a que poseen una banda de emisión muy ancha en todo el rango visible”.

Cuando emplearon técnicas de colorimetría, precisó, notaron que la emisión de luz estaba situada en la parte fría de la coordenada de color: “Para modular esa tonalidad lo que hacemos es introducir iones que emitan en la región cálida del espectro visible y para eso trabajamos con elementos como europio (Eu), samario (Sm) o manganeso (Mn)”.

Estos procedimientos permitieron modular la luz gracias a la concentración de los dopantes y a la longitud de onda de la excitación, como se demuestra en la tesis de doctorado de Omar Soriano Romero.

De esta forma, los investigadores de la BUAP produjeron emisiones modulables de luz blanca en la región fría, es decir, una luz blanca azulosa, pero también una luz blanca neutra y una luz blanca cálida. Esto es interesante, señala el doctor Abraham Meza, porque dependiendo de la tonalidad de la luz es el tipo de aplicaciones que se le da; por ejemplo, en una casa es común usar una luz blanca cálida, pero en el supermercado o en una oficina la luz blanca es más bien fría o neutra y esto responde a cómo se siente el ser humano bajo esas estimulaciones.

Es importante recalcar, dijo, que en particular el empleo de plata para los sistemas de iluminación es muy interesante, porque nuestro país es el principal productor de este metal a nivel mundial, lo que facilita la obtención de la materia prima. De igual forma, mencionó que los costos de otros compuestos empleados, como óxido de zinc y fosfato de amonio, son muy económicos.

“Todo esto ayuda mucho porque nuestra propuesta se sustenta en materiales que se pueden adquirir a costos relativamente bajos, a diferencia de otros grupos que a nivel mundial trabajan con boratos, germanatos, silicatos, pero esos sistemas tienen la desventaja de tener una temperatura de fusión más alta, lo que encarece los costos, de ahí la importancia de nuestra aportación”, señaló el doctor Meza Rocha.

En cuanto al procedimiento para analizar la modulación de las emisiones de luz, explicó que utilizan una lámpara de xenón con una emisión muy amplia, capaz de excitar a los clústeres de plata, así registran su espectro de emisión y posteriormente al incorporar lantánidos realizan de nuevo un registro, a fin de censar cómo cambia la tonalidad de la emisión, en función de los espectros registrados.

Mencionó que los clústeres de plata tienen una emisión super ancha y es capaz de absorber radiación y cederla de manera radiativa o no radiativa a iones vecinos, que en este caso serían los lantánidos y de esa manera pueden hacer un proceso de transferencia de energía que se usa para modular la tonalidad de las emisiones.

Por otra parte, el doctor Abraham Meza destacó como adicional a estas contribuciones, la generación de recursos humanos altamente calificados, ya que de estas líneas de investigación han surgido dos tesis de licenciatura, una de maestría y otra de doctorado.

Recubrimientos innovadores

Otro de los proyectos que realizan en este laboratorio es el que dirige el doctor Salvador Carmona, quien trabaja en la generación de nanopartículas luminiscentes, las cuales se hacen en un primer momento en forma de polvo para posteriormente introducirlas en otro tipo de materiales y obtener distintas propiedades. Este proceso ha permitido la creación de algunas pinturas que aún no son comerciales, pero que ya brindan resultados muy satisfactorios.

“Unas de las cosas que hacemos para demostrar el funcionamiento de estos materiales es utilizar superficies como rocas o piedras, las cuales tuvieron el recubrimiento que generamos y que es totalmente transparente, pero que cuando empleamos un tipo de luz determinada se logran excitar estos materiales en las piedras, es decir se observa un cambio de coloración y una emisión de color verde y rojo”, explicó el doctor Carmona.

Respecto a la utilidad que tienen esta clase de materiales, indicó que pueden ser aislantes eléctricos, otros más se pueden emplear en electrónica o bien pueden servir para aumentar la capacidad de alguna celda solar, entre otras aplicaciones.

Para contribuir con estos desarrollos, el doctor Salvador Carmona, con el equipo de trabajo, liderado por los doctores Lozada y Meza, recurren a infraestructura y equipos proporcionados por la universidad y por Conacyt, lo que les permite desempeñar su trabajo y obtener resultados competitivos.

Por ejemplo, para estos recubrimientos innovadores, en el laboratorio se miden muestras en el estractroflorimetro, también se emplean equipos para síntesis de nanomateriales, entre otros implementos e insumos que facilitan trabajar diversas técnicas.

“Tenemos el equipo y podemos fabricar el material y con estos ya sintetizados los incluimos en la composición de las pinturas. Aún falta mejorar algunas cualidades en estos materiales, como la modalidad tipo aceite o bien desarrollar otras tonalidades como azul y blanco, sin embargo, seguimos trabajando en estos y otros desarrollos”, concluyó.

Fuente: ipn.mx

Redacción

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16 de febrero de 2022

Desde la siembra hasta su almacenamiento, el maíz es dañado por más de 70 especies de insectos nocivos, como gallina ciega, polilla; los gusanos cogollero, elotero y barrenador; y en almacén por gorgojo y palomilla. Las plagas en campo provocan pérdidas en rendimiento de 30 por ciento, mientras que las pérdidas por plagas en el almacenamiento son de 22 por ciento. Para su control generalmente se utilizan insecticidas químicos que generan resistencia en los insectos, daño ambiental y a la salud humana, y matan insectos benéficos.

Como una alternativa a este problema, científicos del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP) rescataron algunas prácticas agrícolas ancestrales y las combinaron con investigación científica para desarrollar metodologías de control agroecológico enfocadas a disminuir el grado de infestación y daño por gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) y gallina ciega (Phyllophaga spp) en cultivos de maíz.

El grupo de investigación del Centro de Agroecología del ICUAP, integrado por los doctores Betzabeth Cecilia Pérez Torres, Agustín Aragón García y Jesús Francisco López Olguín, busca proteger al cultivo y grano mediante diversas técnicas, por ejemplo, la aplicación de extractos vegetales y cal en planta y semilla, respectivamente; manejo del suelo y uso de trampas de luz fluorescente.

Estas tecnologías son accesibles y económicas, por lo tanto, los productores pueden elaborarlas con recursos de su entorno. Además, no dañan el medio ambiente ni eliminan insectos benéficos, ya que muchos ayudan a la polinización y son alimento de otros seres vivos, como anfibios.

Plantas como insecticidas naturales

La gente ha recurrido por muchos años a las plantas para remediar algunos de sus males físicos, pero también para combatir las plagas. En ese sentido, los académicos de la BUAP usan extractos vegetales con propiedades insecticidas, de plantas como chicalote (Argemone mexicana), para prevenir el daño del gusano cogollero, insecto que se alimenta de las primeras etapas vegetativas del maíz (cogollo y hojas tiernas), dañando los tejidos que forman la mazorca y afectando el crecimiento de la planta.

El chicalote es una hierba anual que crece en terrenos de cultivo abandonados, en zonas agrícolas o a orillas de caminos. Se caracteriza por la presencia de alcaloides iso-quinolínicos detectados en todos sus órganos, es una planta naturalmente tóxica y benéfica al mismo tiempo.

Agustín Aragón García, doctor en Ciencias Ambientales por la BUAP, explica que el procedimiento para usar el chicalote como insecticida natural consiste en recolectar toda la planta cuando está maduro el fruto y se pone a secar a la sombra por un periodo de 15 a 20 días.

“Posteriormente se muele con un molino de martillo y se mezcla con aceite vegetal, en una proporción de un litro de aceite por medio kilo de la planta. Después de un mes se filtra con una prensa mecánica y el aceite obtenido, junto con un sulfatante orgánico, se aplica por aspersión a las plantas de maíz cuando tienen una altura de 10 a 15 centímetros”.

El también integrante del Sistema Nacional de Investigadores del Conacyt recomienda aplicar 50 mililitros del aceite vegetal y 16 mililitros de sulfatante por cada 16 litros de agua. La aplicación de este bioplaguicida se realiza cada ocho días, durante ocho semanas y de manera alterna con soluciones de jabón neutro en dosis de 100 gramos por cada 16 litros de agua. Es decir, cuatro aplicaciones del extracto vegetal y cuatro con jabón neutro. “El jabón además de matar los huevos, debilita la pared del cuerpo del insecto, entonces cuando le cae el aceite vegetal su acción es mayor. Por eso se alternan las aplicaciones”.

Aragón García recalcó que este es un método preventivo, cuando el insecto llega a la planta de maíz no se la come fácilmente porque adquiere un sabor amargo. Con esta técnica agroecológica, “hemos notado una disminución del gusano hasta en 80 por ciento, siempre y cuando se haga de manera preventiva”. En consecuencia, la producción se incrementa.

Por su innovación, este bioplaguicida ya se encuentra en solicitud de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), bajo el nombre “Control biológico de gusano cogollero”.

Prácticas milenarias

Otra plaga que daña el maíz, especialmente la zona radicular, es la gallina ciega (Phyllophaga spp), una larva de escarabajo que se alimenta de las raíces, lo que provoca un estrés hídrico y a la larga la muerte de la planta. En este sentido, los investigadores del ICUAP llevan a cabo tres métodos para bajar su población: manejo del suelo, tratamiento de la semilla y colecta de adultos.

El doctor Agustín Aragón García, líder del Cuerpo Académico “Manejo sostenible de agroecosistemas”, enfatiza que esta plaga es un problema complejo porque involucra diversas especies presentes en el suelo, cuyo ciclo de vida es muy largo, llegando a durar entre uno y dos años. De ahí la importancia de combinar diferentes métodos de disminución.

Uno de ellos es la preparación del suelo. Al mover la tierra con tractor o yunta a finales de enero, durante febrero y a mediados de marzo se expondrían las pupas (una especie de crisálida), las cuales al no tener movimiento son más fáciles de comer por las aves y al estar expuestas al sol se mueren por deshidratación.

Otro método agroecológico es la mezcla de la semilla con un extracto vegetal, como hierba del perro o xopilte que actúan como insecticidas naturales. El procedimiento es el mismo, se colecta la planta y se deja secar a la sombra por 15 a 20 días para el caso de la primera y un mes para la segunda. Transcurrido ese tiempo, se muele en un molino de martillo y el polvo obtenido se mezcla con la semilla del maíz, previamente humedecida, y se deja reposar 24 horas para después sembrar. “Por cada kilo de semilla a sembrar, se aplican 150 gramos del extracto de la planta”.

Otro método para controlar a la gallina ciega en estado adulto, los llamados mayates sanjuaneros, escarabajos o temoles, dependiendo de la región, es colocar trampas de luz fluorescente días antes de que vuelen. “Hemos diseñado una trampa de luz que se conecta a una batería de motocicleta y esta se enciende alrededor de las 20:00 horas en el centro de la parcela, a finales de abril o principios de mayo, según la zona y las especies. Los escarabajos caen en la trampa y ya no van a ovipositar en el suelo cerca de las raíces y, por lo tanto, la población de gallina ciega va a disminuir”.

Maíz almacenado sin gorgojo

De acuerdo con la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural, el maíz es el cereal más ampliamente distribuido a nivel mundial, ocupa la tercera posición en cuanto a producción total, después del arroz y del trigo. Tan sólo su producción en México en 2019 alcanzó más de 27 millones 200 mil toneladas.

Sin embargo, una vez almacenado suele ser atacado por gorgojo (Sitophilus zeamais) y la palomilla (Sitotroga cerealella), los cuales pueden causar daños totales si no se controlan. Los productores al tener mermas venden mal el producto o dejan que se pique y lo destinan para alimentar ganado.

El doctor Aragón García indica que “una forma de almacenar el maíz sin que sea atacado por gorgojo es aplicar cal, ya sea la usada en la construcción o cal viva, al dos por ciento en función del peso del maíz. Por ejemplo, por un kilo de maíz, 20 gramos de cal”. Si es desgranado y guardado en costales intercalar maíz y cal. Lo mismo sucede con la mazorca. De esta manera, el maíz puede ser almacenado sin daño hasta por un año.

La cal entra en los estigmas respiratorios de los insectos y los tapa, evitando que respiren. Igualmente afecta sus articulaciones, los pone tiesos, ya no les permite moverse, ya no se desplazan porque los deshidrata y en poco tiempo mueren.

Las diversas metodologías agroecológicas desarrolladas por los investigadores del Centro de Agroecología han tenido buena aceptación entre productores del Valle de Tehuacán, Tochimilco y Chiautla de Tapia. Desde una visión sustentable y económica, el ICUAP contribuye al control de infestaciones que afectan los cultivos de maíz en Puebla y aporta soluciones a problemas de los productores de la región.

Fuente: buap.mx

Redacción

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22 de febrero de 2022

El 80 por ciento de las hortalizas que se exportan a Estados Unidos procede de México, y Puebla es uno de los nueve productores más importantes del país. No obstante, la Administración de Medicamentos y Alimentos (FDA, por sus siglas en inglés) restringe constantemente su ingreso por la presencia de parásitos. Para apoyar a los productores, investigadores de la BUAP y de la Universidad de Georgia, Estados Unidos, desarrollan un proyecto conjunto para garantizar la inocuidad de estos alimentos y no causen daño a la salud cuando sean ingeridos en forma fresca.

Para ello se imparten cursos de capacitación a los productores para reducir o eliminar los peligros físicos, químicos y biológicos durante la producción, cosecha y manejo de alimentos agrícolas; así como las condiciones que debe cumplir el agua y suelo. A la par, se brinda información de la nueva regulación FMSA (Food Modernization Safety Act) considerada por la FDA para la exportación de productos frescos a Estados Unidos.

La doctora María Lorena Luna Guevara, investigadora de la Facultad de Ingeniería Química e integrante del proyecto, explicó que estos alimentos se consumen directamente una vez que son adquiridos y no se someten a ciertos procesos de cocción para eliminar los microorganismos patógenos.

“Pueden estar expuestos a contaminación y al ser consumidos ocasionan una Enfermedad Transmitida por Alimento (ETA), con implicaciones leves o mortales; además, al involucrar a varios comensales ocasionan un ‘brote’. Por lo anterior, se requiere conocer las potenciales fuentes de contaminación para prevenir el daño de estos productos a los consumidores”, señaló la integrante del Cuerpo Académico “Innovación en tecnología para el desarrollo de productos alimenticios”.

En estas capacitaciones participan instructores de otras universidades del país y del extranjero. Se han impartido de manera presencial y virtuales a productores de los estados de Puebla, Guerrero, Veracruz y Michoacán.

Este proyecto forma parte del programa “100,000 Strong in the Americas”, para que estudiantes latinoamericanos realicen estancias en universidades norteamericanas. Por parte de la BUAP participan la doctora María Lorena Luna Guevara, de la Facultad de Ingeniería Química, y estudiantes de la Maestría en Manejo Sostenible de Agroecosistemas, del Instituto de Ciencias. De Estados Unidos, la doctora Ynes Ortega, del Centro de Inocuidad Alimentaria de la Universidad de Georgia y estudiantes de esta institución.

Trabajo de campo

María Lorena Luna Guevara, doctora en Desarrollo de Estrategias Agrícolas por el Colegio de Posgraduados, expuso que se realizan trabajos de investigación con los estudiantes del posgrado en Ingeniería de Alimentos, Lucero Leyva Abascal, y de Ingeniería Ambiental, Janeth Gazca Corona, los cuales constan de visitas de campo y entrevistas con productores de hortalizas para conocer los sistemas de producción, incluyendo el tipo de riego, manejo de suelo, operaciones durante la cosecha y después de esta, y posibles factores de riesgo. Por otra parte, se identifican las fuentes de contaminación en las regiones productoras de cilantro.

La integrante del Sistema Nacional de Investigadores del Conacyt informó que tras realizar diversos análisis del “agua subterránea”, utilizada para el riego de varias hortalizas, se determinó que este recurso se encuentra menos expuesto a agentes contaminantes, desde el punto de vista microbiológico.

No obstante, “habrá que considerar que durante su distribución y uso están involucrados otros contaminantes de tipo químicos (fertilizantes) y físicos, por lo que hay que indagar sobre otras posibles fuentes de contaminación”. Por consiguiente, Luna Guevara resaltó la importancia de generar un programa de inocuidad preventivo, que no sólo involucre al agua como fuente de contaminación.

La académica del Colegio de Ingeniería en Alimentos comentó que la segunda parte del proyecto consistirá en realizar estancias académicas. “Nuestra estudiante de maestría Lucero Leyva, involucrada en el proyecto, tomó materias en la Universidad de Georgia. En febrero visitaremos el Centro de Inocuidad Alimentaria para presentar los avances del proyecto. Igualmente, se pretende que los investigadores estadounidenses regresen la visita a Puebla para conocer el funcionamiento de los sistemas de producción en el estado”.

La colaboración de ambas instituciones con los productores pretende asegurar la inocuidad de alimentos frescos, observando las medidas necesarias durante su producción, almacenamiento y distribución. Con ello, se busca reducir el riesgo de peligros físicos, químicos y biológicos de alimentos agrícolas y que estos no causen daño a la salud de los consumidores al ser ingeridos en forma fresca.

Fuente: buap.mx

Redacción

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10 de febrero de 2022

Estudiantes del nivel medio superior del Instituto Politécnico Nacional (IPN) diseñaron y desarrollaron un sistema que, de manera automatizada, da acceso a un espacio sólo a quienes tengan una temperatura corporal normal y porten correctamente el cubrebocas, además desinfecta sus manos con gel antibacterial y verifica que haya un determinado aforo.

La estación de desinfección automática, denominada Healthpoint, es un prototipo diseñado por estudiantes del Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos (CECyT) 3 “Estanislao Ramírez Ruiz” y contribuirá a la prevención de contagios por COVID-19.

Es una estructura desmontable que consta de dos arcos, uno de acceso y otro de salida. Al colocar un arco a la entrada de un local comercial, fábrica o escuela, éste identificará a los usuarios mediante una llave RFID, previamente autenticada y personalizada, la cual deberá mostrarse para continuar con la etapa de desinfección.

Imelda Alejandra Hernández Velasco, Miguel Ángel Neri Rosales. Luis Antonio Torralba Yebra y Adrián García Pereida, junto con Erick Nieto Martínez y Leonardo Enrique Rivera Zacarías, los dos últimos, integrantes del Club de Electrónica y Automatización (CEyA), de la Sección Estudiantil ISA CECyT 3, explicaron que, una vez identificada la persona, el sistema le pedirá que acerque las manos al despachador de gel, luego verificará su temperatura y comprobará la portación correcta del cubrebocas.

Con la asesoría de los profesores Luis Armando Loera Cervantes y José Alejandro Ríos Cerón, del CECyT 3, los politécnicos desarrollaron el sistema para que los encargados de los locales públicos puedan programar el número de personas permitidas al interior y sólo dejar pasar a quién cumpla con las medidas sanitarias, siempre y cuando haya cupo en el lugar, en atención a la sana distancia.

Para el desarrollo del prototipo los politécnicos diseñaron la estructura en Autocad y utilizaron sensores fotoeléctricos tipo réflex, que detectan la presencia y mandan la señal para activar los actuadores de tipo servomotor para dispensar el gel o para abrir las puertas de entrada y de salida.

“Lograr la automatización total fue posible mediante la programación de un microcontrolador, que es el cerebro del sistema, y desde el cual se han podido añadir otras acciones de utilidad, como permitir el uso del sistema mediante un tag RFID y la verificación del uso correcto del cubrebocas”, indicaron los también técnicos en Sistemas de Control Eléctrico.

El prototipo se encuentra en fase de desarrollo y es sujeto a mejoras, por lo que sus creadores prevén realizar adaptaciones futuras, relacionadas con medidas de protección civil cuando se presenten contingencias por desastre natural como inundaciones, incendios o temblores.

Fuente: ipn.mx