Redacción

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06 de agosto de 2019

La producción de biocombustibles, entre estos el biodiésel, constituye una fuente atractiva de energía. No obstante, algunos de los subproductos generados resultan altamente contaminantes, entre estos la glicerina. Por cada tonelada de biodiésel se producen alrededor de 100 kilogramos de glicerina en forma de pasta, la cual es arrojada directamente al medio ambiente y se convierte en una fuente de contaminación, al degradarse en alrededor de 20 años.

Para contrarrestar esta problemática ambiental y aprovechar este subproducto como materia rentable de otros procesos industriales, investigadores del Instituto de Ciencias de la BUAP, liderados por la doctora María Graciela Yasmi Reyes Ortega, desarrollaron un método de refinación, directo y de bajo costo, para obtener glicerina de grado espectroscópico, llamada así por su alta pureza.

Para ello realizaron extracciones con diferentes disolventes grado reactivo para lograr el mejor sistema que eliminara el mayor porcentaje de contaminantes y otras sustancias, como biodiésel, agua, hidróxido de sodio, sales inorgánicas y aceites.

Tras realizar estudios físicoquímicos, determinar constantes de solubilidad y los disolventes óptimos, así como las proporciones adecuadas, los investigadores del Cuerpo Académico 261 “Investigación Química Básica, Teórica y Experimental. Su enseñanza y divulgación con propósitos de sustentabilidad” concluyeron que la acetona es un excelente disolvente económico para obtener glicerina purificada. Una vez separada del biodiésel, se filtra con carbón activado de bajo costo para eliminar impurezas, como olor y color.

Generalmente, los procesos de purificación de este compuesto se realizan por destilación, lo cual involucra el uso de torres de gran tamaño y con altas temperaturas. Lo anterior le confiere un costo elevado al producto final, motivo por el cual no es rentable su purificación.

En cambio, la metodología desarrollada por académicos de la BUAP es barata, viable y sin riesgos, puesto que se realiza a temperatura ambiente y con disolventes económicos, destacó Reyes Ortega.

En busca del disolvente adecuado

Cada aceite tiene diferentes cadenas de ácidos grasos unidos a la glicerina y formando una grasa o aceite. Entonces, de acuerdo con el tipo de aceite tendrá una glicerina más pura o más contaminada. También, dependiendo del aceite o grasa utilizado para la obtención de biodiésel, es el disolvente a utilizar, para lograr una óptima extracción.

“Es el mismo procedimiento, pero no son los mismos disolventes, ya que algunos ácidos grasos libres y los jabones derivados en el proceso de obtención del biodiesel son contaminantes y es difícil separar la glicerina de esta mezcla. Por ello, estamos determinando el tipo de disolventes a utilizar”, aclaró Yasmi Reyes Ortega, doctora en Ciencias Químicas por la UNAM.

 Ahora, el trabajo de los investigadores del ICUAP se centra en generalizar este método de purificación de glicerina y evaluar su aplicación en los procesos industriales. Asimismo, en diseñar un equipo piloto a escala industrial con miras a comercializar los resultados de su investigación.

Además, la responsable del Laboratorio de Química Inorgánica del Centro de Química comentó que para mejorar este procedimiento de purificación se prueban diferentes carbones activados, con el fin de obtener el óptimo de más bajo costo. “El objetivo es tener una pureza máxima al menor precio para que sea rentable su extracción”. La glicerina de alta pureza tiene un alto costo y gran demanda en la industria farmacéutica, cosmética y alimenticia, por mencionar algunas.

Fuente: buap.mx 

Redacción

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05 de agosto de 2019

En México, aproximadamente 10 millones de niños entre los dos (51 por ciento del total) y cinco años (76 por ciento) padecen caries, lo que representa un grave problema de salud bucal desde edades tempranas, según datos de la Dirección General de Epidemiología de la Secretaría de Salud.

La caries en la infancia temprana, antes conocida como caries de biberón, se presenta en los bebés debido a la falta de higiene bucal después de ser alimentados con leche materna o fórmulas, y en esta etapa de la vida es un indicativo de futuros problemas dentales, además de afectar el crecimiento, interferir con la alimentación, el sueño y la concentración en la escuela, afirmó María Gloria Hirose López, profesora de la Facultad de Odontología (FO) de la UNAM.

“La caries es una enfermedad crónica que avanzan rápidamente, y es irreversibles si no se atiende a tiempo. En los niños, se presenta principalmente en los dientes superiores anteriores y en los molares, porque la lengua cubre los dientes inferiores cuando se toma el biberón o son amamantados. Por ello, la limpieza bucal debe hacerse inmediatamente después de alimentar al bebé”, subrayó la académica.

Los dientes primarios son la guía para la erupción de los permanentes, y de no ser atendidos, estos últimos saldrán afectados. El cuidado dental también contribuye al desarrollo de la cara, la apariencia física, el habla y la masticación adecuada, resaltó la odontopediatra.

“La gente piensa que los dientes están separados del resto del cuerpo, que no están interconectados, pero si no se atienden adecuadamente además de dolor, podría haber implicaciones graves, como un problema cardiaco”, alertó.

La higiene, fundamental

Los dulces, incluso frutas, son considerados alimentos cariogénicos (que producen caries), pero no deben ser estigmatizados, pues aunque un niño coma sano, si no tiene una buena higiene bucal tendrá dientes enfermos.

Hirose López expuso que en su fase inicial la caries se visualiza por la aparición de pequeñas manchas blancas; si se acude oportunamente al dentista, el daño puede ser reversible con un tratamiento especial a base de fluoruro.

“Después de cada alimento, sin importar cuántas veces coma al día, a un niño se le debe hacer limpieza bucal, aunque el mayor riesgo es en la noche, porque producimos una décima parte de saliva que en el día; la saliva ayuda a limpiar la boca, pero si antes de dormir nos da flojera cepillarnos los dientes, el número de lesiones cariosas se elevará”, indicó la universitaria.

Para evitarlas, la prevención es importante. En las primeras semanas de vida es preciso establecer hábitos de limpieza, incluso antes de que empiecen a erupcionar los primeros dientes (en promedio a los seis meses).

“Se debe quitar el exceso de leche de la encía con una gasa humedecida en agua hervida y fría. Si ya aparecieron los dientes, hay cepillos especiales de látex suaves. Estas acciones deben convertirse en un hábito”, destacó.

Finalmente, María Hirose dijo que no se debe estigmatizar el biberón, pero recomendó no usarlo por la noche y sustituirlo poco a poco por vasos entrenadores. “Con una buena supervisión del pediatra y del odontopediatra, y con cuidados en casa, el bebé se desarrollará adecuadamente”.

Boletín UNAM-DGCS-538/2019

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BOGOTÁ D. C., 05 de agosto de 2019 — Agencia de Noticias UN-

Este estudio, realizado con el substituto Mycobacterium smegmatis por Cristian Rosales Hernández, magíster en Ciencias - Bioquímica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), forma parte de una investigación en la que se busca proponer una metodología para evaluar si la proteína generada por dicho gen afecta o no el transporte de calcio hacia el interior de la bacteria.

La investigación se adelantó en un modelo que no representara los inconvenientes de bioseguridad que implica el trabajo con Mycobacterium tuberculosis directamente.

“Durante el proceso infeccioso de la bacteria, la enfermedad se transmite por vía aérea cuando el paciente infectado con tuberculosis tose y estornuda, e incluso cuando habla; el microorganismo ingresa a los pulmones y desencadena la respuesta inmune”, explica el investigador, pero aclara que en algunos casos dicha respuesta puede controlar la bacteria aunque no eliminarla, lo que la deja en un estado de latencia.

Así puede mantenerse durante años sin ocasionar síntomas, a menos de que ocurra una inmunosupresión, como la generada por el VIH, que la reactive. Mientras eso no pase, la bacteria mantiene una estrategia que le permite vivir tanto tiempo dentro del paciente sin ser eliminada mediante la expresión de distintos genes, entre los que se encuentra el CtpF, proteína de transporte en la que se centró este estudio.

“Normalmente las células tienen un manto hidrofílico (que capta agua con facilidad) que las separa del mundo exterior, de modo que no todos los solutos pueden entrar a la célula y necesitan ciertas proteínas que se encargan de transportarlos de forma controlada”, detalla el magíster sobre la tarea que el CtpF cumpliría a través de la membrana de las micobacterias con el calcio.

Dentro del estudio se quería confirmar este papel mediante una metodología para evaluar si la proteína afectaba o no el transporte de calcio hacia el interior de la bacteria. “Como era un estudio exploratorio decidimos trabajar en una cepa que no es propiamente Mycobacterium tuberculosis –contagiosa– sino con otra que se le parece mucho, pero que no necesita un nivel de bioseguridad tan alto para estudiarla”, indica el investigador.

La elegida fue Mycobacterium smegmatis, que fue intervenida mediante un sistema construido por el investigador para que expresara el gen CtpF de M. tuberculosis. “Una vez allí se estudió la acumulación de calcio, sometiendo la bacteria a cantidades de este más altas que las del medio en que habita la tuberculosis, o incluso M. smegmatis, con el fin de ver si la proteína le ayudaba a tolerar esas concentraciones”, señala.

La hipótesis era que si la proteína transportaba calcio las bacterias que la expresaran no lo iban a acumular tanto, porque se iba a remover o restablecer el nivel normal en la bacteria, algo que se corroboró al comparar una bacteria sin CtpF y otra que lo expresaba.

“Se encontró que efectivamente M. smegmatis con Ctpf acumula menos calcio que la cepa silvestre, lo que quiere decir que la proteína sí está involucrada en mantener la concentración de calcio en la célula”, asegura el magíster.

Enfermedad problemática

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2017 la tuberculosis causó 1,3 millones de muertes, de las cuales 0,3 millones fueron de pacientes coinfectados con VIH.

Para tratar esta enfermedad se utilizan diversos compuestos quimioterapéuticos y la vacuna BCG, pero el surgimiento de cepas multirresistentes y extrarresistentes a los medicamentos, además de la eficacia variable de la vacuna, han dificultado su control convirtiéndola en una de las nueve causas de muerte más frecuentes en el mundo.

Debido a esta problemática, el trabajo del grupo de investigación Bioquímica y Biología Molecular de las Micobacterias de la UNAL –al que pertenece el investigador Rosales– se ha centrado en esta enfermedad infecciosa. De hecho, este estudio forma parte de un proyecto más grande que le apunta a encontrar nuevas formas de controlarla.

En este caso particular, el aporte que se hace es hacia la identificación de posibles dianas (objetivos) para el desarrollo de vacunas. El siguiente reto es replicar la metodología desarrollada con M. smegmatis en M. tuberculosis, algo que ya adelanta otra estudiante del grupo de investigación.

Fuente: agenciadenoticias.unal.edu.co

Redacción

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05 de agosto de 2019

En una tormenta de arena los granos revolotean en un movimiento errático como si se tratara de un gas; al verter un saco de arena, esta escurre como si se tratara de un líquido; no obstante, si la observas de cerca, está formada por pequeños corpúsculos sólidos y puedes incluso caminar sobre ella. Entender el comportamiento de materiales granulares que pueden reaccionar como sólidos, líquidos o gases, según las condiciones a las que son sometidos, es una de las tareas del GrainsLab, un laboratorio que pertenece al Instituto de Física “Luis Rivera Terrazas” de la BUAP.

GrainsLab fue fundado en 2014 por el doctor Felipe Pacheco Vázquez, quien pertenece al Cuerpo  Académico 171 de Materiales Complejos e Inteligentes del IFUAP. Su labor se distingue no solo por el estudio de fenómenos como gases granulares, terremotos, formación de estalagmitas, explosiones subterráneas o cráteres, también por la formación de recursos humanos interesados en comprender la Física que subyace al comportamiento colectivo de los granos y de otros sistemas complejos.

En GrainsLab la ciencia no pierde rigor, más bien otorga conocimiento a través de sencillos experimentos que explican el comportamiento de materiales como el talco, ceniza, sal, azúcar, cemento, polvo, grava, montículos de arroz o granos comestibles; la arena que encontramos en dunas, playas o cubriendo la superficie de planetas y lunas, e incluso la dinámica de cinturones de asteroides. Además, se estudian sistemas de dinámica de fluidos, como la estabilidad de burbujas o espumas combinadas con granos, para lo cual han encontrado un nuevo método.

La ciencia detrás de las burbujas granulares

Con el doctor Pacheco Vázquez es fácil entender que la ciencia se encuentra en todos lados. Por ejemplo, cuando tomas una cerveza fría, es deseable una espuma abundante y duradera.  

-¿Sabían que la estabilidad de la espuma depende del tamaño de las burbujas que la forman?    -pregunta el investigador, quien añade que esto aplica también para otras bebidas como el chocolate.

En general hay distintos procesos en la industria en los cuales se requiere que las espumas sean estables, aunque también se puede buscar lo contrario, señala el doctor Pacheco, mientras afirma que han encontrado un nuevo método para lograr esta estabilización.

-“¡Imagina una espuma que dure semanas, incluso meses!, pues eso es lo que estamos estudiando”.

Al depositar pequeños granos de arena sílica en tubos llenos de agua, se aprecia una formación de burbujas de aire cubiertas de granos que se producen cuando los granos secos entran en la superficie, deforman la interface y producen atrapamiento de aire, tal y como sucede cuando se abre una llave y se llena un vaso con agua; pero en el experimento del laboratorio se observa la formación de burbujas cubiertas de materia granular.

Estas burbujas son de aire, detalla el investigador, solo que tienen en su superficie pequeños granos y eso evita que las burbujas entren en coalescencia con la interfaz; es decir, no permiten que desaparezcan y eso es precisamente lo que logra que sean muy estables.

"A esas burbujas cubiertas de granos las llamamos burbujas granulares y pueden tener muchas aplicaciones a nivel industrial. Nosotros lo que encontramos fue el tamaño crítico de granos que permite que las burbujas sean estables.  Estos resultados de las estudiantes de doctorado Andrea Cervantes y Yésica Escobar serán enviados a publicación y se planea patentar este proceso de estabilización”.

Ecuaciones para predecir avalanchas, descargar silos y llenar contenedores

En la práctica, el estudio de materiales granulares representa un medio para dar solución a distintos problemas, por ejemplo en los silos ─lugares donde se almacenan granos─, ahí existe el riesgo de que el material colapse y provoque la explosión del silo. Para prevenir estos accidentes que se originan por avalanchas de material, es necesario conocer qué tan compacta se encuentra la pila de granos mientras se descarga el silo.

Por eso la necesidad de estudiar la mecánica del material granular en condiciones de almacenamiento, lo que conlleva a medir el “ángulo de avalancha”. La aportación de GrainsLab, en este caso, radica en el desarrollo de un experimento mediante el uso de una línea láser, que permite obtener el perfil de la superficie durante la descarga de un silo. De este perfil se obtienen distintos ángulos de avalancha y se aplica un modelo matemático que facilita determinar con precisión qué tan compacto se encuentra la materia acumulada. Es decir, qué tan pegados están los granos, lo que permitirá predecir deslaves o avalanchas del material.

En el caso contrario, cuando la materia granular se atasca, lo que sucede es que los granos redirigen el peso a través de cadenas de fuerza hacia las paredes, formando arcos. Para deshacer estos arcos, en el laboratorio se usa vibración, para fluidizar el medio granular, es decir, aplicar movimiento para que los granos se comporten como un fluido o líquido, lo que permite que no se atasque y caiga sin problema.

El investigador y sus estudiantes usan estos principios para resolver problemas en aplicaciones industriales. Por ejemplo, realizan un proyecto que permite llenar tubos muy estrechos, lo que típicamente tomaba varios minutos y ahora lo pueden efectuar en segundos.

El efecto Leidenfrost

Otra línea de investigación es la dinámica de fluidos. Uno de los experimentos que desarrollan tiene que ver con levitación. Para entenderlo, recordemos qué sucede cuando caen gotas de agua sobre un sartén muy caliente: casi de inmediato las gotas bailan sobre la superficie, de hecho flotan sobre su propio vapor. A este fenómeno se le conoce como “efecto Leidenfrost”.

¿Pero por qué no hierve el agua si la superficie está muy caliente? El doctor Pacheco explica que la superficie en donde se deposita la gota está tan caliente que cuando el líquido la toca se genera rápidamente vapor sobre el cual la gota se suspende; es decir, la gota proporciona una capa de su propio vapor que evita el contacto con el disco caliente y la evaporación súbita del líquido.

En su laboratorio, el doctor Pacheco Vázquez, junto con dos estudiantes franceses que realizan una estancia, estudian la ciencia que está detrás de la coalescencia de gotas en estado leidenfrost. Para esto, se coloca una gota de agua y otra de etanol sobre una superficie a 300° centígrados. Lo que se observa es que la gota de etanol rebota varias veces sobre la gota de agua, sin coalescer, cuando de hecho los dos líquidos son altamente miscibles. De este experimento es posible determinar de manera precisa la tensión superficial de los líquidos de una manera muy sencilla.

Otra ventaja de este fenómeno es la ausencia de fricción. Por ello, el efecto leidenfrost prodría usarse en dispositivos microfluídicos de vídrio templado para manipular gotas a través de microcanales de manera muy eficiente. Generalmente, explica el académico, se transportan fluidos a través de microcanales, pero estos van perdiendo energía por la fricción que generan. La idea es que en microfluídica se pueden calentar dispositivos muy pequeños como microcanales, en los cuales se podrían inyectar gotas y transportarlas sin fricción.

Explica otro resultado: "Por décadas se estudiaron gotas leidenfrost de unos cuantos milímetros de diámetro, nosotros demostramos que si la superficie caliente en donde se deposita el líquido no es plana sino cónica, dependiendo del ángulo de inclinación, se puede alargar el tiempo de vida de esa gota, además de la cantidad de líquido, levitando incluso un litro de agua en estado leidenfrost”.

El investigador refiere que este método también puede utilizarse a la inversa, es decir, calentar la superficie y recargarla sobre el líquido, ya que el efecto de mantenerse suspendido será el mismo. “El líquido está tan caliente que genera un vapor que soportará el peso del plato”. Esto es una especie de levitador leidenfrost.

Formación de cráteres

A través de imágenes, el doctor Pacheco Vázquez muestra a la Luna con sus cráteres, uno de ellos es el cráter Tycho, del cual destacan líneas radiales que salen desde el punto de impacto del meteorito que lo formó.

“Esas líneas resultaron ser un verdadero misterio durante las últimas décadas, pues los astrónomos no conocían el mecanismo exacto de formación. En los laboratorios, lo que se estudiaba era el impacto de objetos esféricos, y cuando un proyectil esférico choca, este expulsa el material y forma una corona uniforme de granos y al final queda un cráter que en todos los casos es circular”.

Sin embargo, en GrainsLab se reproducen a escala estos impactos con proyectiles no esféricos, lo que permitió demostrar que también se forman cráteres circulares, además de las líneas radiales que tanto interés despertaron entre los físicos del área.

“Cuando se impacta un proyectil contra una cama de arena, el cual simula ser un meteorito que cae sobre la superficie de la Luna, se forma un cráter circular con un borde uniforme. Si realizamos el mismo experimento pero ahora con un objeto que no sea esférico, se logra la expulsión radial de material en forma de líneas”.

Como estos y otros experimentos muy sencillos, Grainslab encuentra en la observación y el análisis un mecanismo para estudiar el comportamiento de la materia, pero también en soluciones para la industria. Además, ha entablado varias colaboraciones internacionales, prueba de ello es la estancia que realizará este verano el doctor Felipe Pacheco como investigador invitado en la Universidad de Nagoya, en Japón.

“Las colaboraciones son múltiples, por ejemplo con investigadores de Texas Tech University en EEUU; de la Universidad de California en Santa Bárbara, de la Universidad de Lieja, en Bélgica y de la Universidad de Nagoya, en Japón, entre otras. Asimismo, hemos graduado a seis estudiantes de maestría, dos de licenciatura y dos de doctorado que están en proceso”, finaliza.

Fuente: buap.mx