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Microondas y agua transforman residuos cerveceros en biocombustible

Microondas y agua transforman residuos cerveceros en biocombustible

La Universidad de Valladolid (UVa) emplea un  residuo llamado bagazo de cerveza para la obtención de biobutanol, carburante renovable parecido a la gasolina

El consumo de cerveza en España ha alcanzado cifras récord en los últimos años. En 2017, se consumieron 3 792 millones de litros de cerveza, según la Agencia Tributaria. Por cada 100 litros de cerveza producidos, se generan 20 kilos de residuos sólidos. Estos restos, con alto contenido en carbohidratos y proteínas, se emplean generalmente para la alimentación animal o como desechos. Un grupo de ingenieros químicos y ambientales del Instituto de Procesos Sostenibles (IPS) de la Universidad de Valladolid (UVa) ha encontrado un nuevo uso a estos restos que tradicionalmente se desechaban. Han conseguido transformar estos residuos en una energía limpia, mediante procesos de fermentación a partir de microondas y agua.

El grupo de investigación reconocido (GIR) de Tecnología de Procesos Químicos y Bioquímicos de la UVa ha publicado recientemente en la revista científica Chemical Engineering Journal un estudio que propone la valorización de un desecho, el bagazo de cerveza, para su transformación en combustibles renovables (biobutanol) y prebióticos (arabinoxilanos), que pueden ser empleados para la alimentación. Esta transformación constituye un ejemplo de economía circular en el que los residuos pasan a ser recursos, un concepto  económico en el que se busca la sostenibilidad del medio ambiente a través de la reducción de residuos y la valorización de estos.  El objetivo de la economía circular es la disminución del uso de recursos, consumo de energía y generación de residuos.

En el trabajo de investigación, el equipo científico usa bacterias para transformar los azúcares presentes en los residuos agrícolas como la cebada, en butanol. El proceso comienza con un pretratamiento que consiste en la aplicación de energía de microondas y agua al bagazo de cerveza, el residuo, para modificar su estructura. Las microondas son muy efectivas en esta fase del proceso ya que con ellas se consiguen temperaturas muy elevadas y por tanto, una forma más rápida de calentamiento. Una vez que la estructura del residuo queda modificada, las enzimas se encargan de liberar los azúcares simples necesarios para la fermentación. Así se obtiene el producto final: biobutanol, un biocombustible con características similares a la gasolina.

El biobutanol y sus beneficios

El biobutanol es un combustible renovable con un contenido energético similar al de la gasolina, que se puede emplear en motores de combustión con apenas modificaciones y mezclar directamente con este hidrocarburo. En este caso, el método empleado para su obtención solo usa como reactivo agua y energía de microondas. “Es un proceso limpio y respetuoso con el medio ambiente en el que se producen otras sustancias naturales de interés como son los arabinoxilanos, con potencial como prebióticos y propiedades antioxidantes y antimicrobianas”, explica la investigadora principal del proyecto Mónica Coca.

Uno de los mayores inconvenientes de la producción de biobutanol es el elevado coste de la materia prima. En ese sentido, han colaborado en el proyecto de investigación tanto la empresa vallisoletana Cerveza Milana como con Mahou San Miguel, que han colaborado en el desarrollo del estudio facilitando los desechos necesarios para desarrollar la Investigación. El estudio cuenta con la financiación de la Junta de Castilla y León y FEDER a través del proyecto ‘Transformación de las fracciones lignocelulósicas del bagazo de cerveza en productos con valor energético y alimentario’.

Bibliografía

López Linares Juan C., García Cubero M.Teresa, Lucas Susana, González Benito Gerardo, Coca Mónica. “Microwave assisted hydrothermal as greener pretreatment of brewer’s spent grains for biobutanol production”. Chemical Engineering Journal. Volume 368, 15 July 2019, Pages 1045-1055. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.03.032

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Bacterias púrpuras purifican y transforman residuos de granjas porcinas en energía limpia

Bacterias púrpuras purifican y transforman residuos de granjas porcinas en energía limpia

La Universidad de Valladolid (UVa) desarrolla un proceso de bajo coste y sostenible para convertir los purines en un biogás renovable

Las granjas porcinas generan una elevada cantidad de residuos. Se calcula que cada animal produce una medida equivalente a bañera y media de purines al año. La gestión de estos purines no es nada sencilla y se ha convertido en todo un problema para el crecimiento del sector ganadero. Actualmente, son empleados como biofertilizantes para los suelos, pero su uso no es siempre posible debido a que muchos suelos están ya sobresaturados y su empleo supone la contaminación de acuíferos y aguas subterráneas, así como la abrasión del propio suelo. En ese sentido, el Instituto de Procesos Sostenibles (IPS) de la Universidad de Valladolid (UVa), ha desarrollado una tecnología incipiente que por primera vez acopla dos procesos secuenciales: el tratamiento de la purificación de gas biogás y la digestión anaerobia de residuos ganaderos,  esta última una tecnología ya madura y asentada, para transformar estos purines altamente contaminantes en un biogás de alta pureza denominado biometano.

El microorganismo fotosintético empleado para esta transformación es una bacteria púrpura, capaz de captar la energía infrarroja del Sol y nutrirse con el fósforo, nitrógeno y materia orgánica presentes en los purines. Estos organismos realizan una fotosíntesis anoxigénica con fijación de CO2 y H2S, lo que permite obtener el subproducto deseado: un gas natural renovable y limpio que se puede inyectar directamente en la red de gas natural o usarse como combustible en automoción. El objetivo final es mitigar la dependencia energética y posibles problemas de abastecimiento energético por cuestiones geopolíticas. Un estudio con estas bacterias ha sido publicado recientemente por el IPS en la revista Bioresource technology.

Ya existen plantas industriales de digestión anaerobia para el tratamiento centralizado de purines, pero generalmente se encuentran alejadas de las explotaciones, lo que limita la viabilidad económica de esta estrategia de gestión. Más de 10-20 kilómetros de distancia entre la planta y la granja hace contraproducente para el ganadero la gestión centralizada de los residuos en estas plantas. En este contexto, es necesario buscar una manera de instalar pequeñas plantas en granjas y aprovechar el biogás producido en la propia planta.

Por el momento, la investigación se encuentra en una fase inicial de laboratorio y la intención del equipo de investigadores, encabezado por Raúl Muñoz, es seguir con la validación a escala semi-industrial en procesos en continuo, un proceso para el que calculan necesitarán unos seis años. Para poder dar ese siguiente paso en el desarrollo de esta tecnología “se requiere financiación externa”, afirma Muñoz, “es una investigación cara y que conlleva tiempo, aunque su desarrollo no es controlable solamente con parámetros económicos”.

Otras investigaciones y punto de partida

Recientemente, este mismo grupo de investigación del IPS publicó en la misma revista un trabajo con una tecnología mucho más madura en la que aplicaban el uso de microalgas para purificar el biogás producido a partir de aguas residuales en Chiclana de la Frontera (Cádiz). En esta ocasión, los microorganismos empleados fueron microalgas que aprovechan la luz visible del sol para efectuar la fijación de CO2 y asimilación de nutrientes del agua residual. En todo caso, estas algas no competirían con las bacterias púrpuras ya que aprovechan diferentes secciones del espectro solar.

Antes de experimentar con este tipo de microorganismos, la gestión y transformación de los residuos orgánicos se llevaban a cabo a través de lavados a presión, tecnologías de adsorción y de separación de membrana, técnicas de alto coste e impacto ambiental que no evitaban la liberación de CO2 a la atmósfera.

Un instituto único en Castilla y León 

El Instituto de Procesos Sostenibles centra sus últimas investigaciones en la misma línea: el desarrollo de procesos biológicos de bajo coste y medioambientalmente sostenibles para convertir el biogás sucio en un biomentano con calidad similar al gas natural. Procesos basados en biotecnologías que emplean una parte de la luz solar para llevar a cabo esa purificación y transformación del gas. Es el único instituto universitario de excelencia de Castilla y León.

 Raúl Muñoz, el investigador que lidera las líneas de tratamiento biológico de gases y depuración de aguas con microalgas, ha sido recientemente galardonado por la Real Academia de Ingeniería Española como mejor Investigador joven y con el premio Bankia Joven Innovador por sus trabajos para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero y sus consecuencias.

Bibliografía

David Marín, Esther Posada, Dimas García, Daniel Puyol, Raquel Lebrero, Raúl Muñoz. “Assessing the potential of purple phototrophic bacteria for the simultaneous treatment of piggery wastewater and upgrading of biogás”. Bioresource Technology. Volume 281, June 2019, Pages 10-17. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.02.073

 

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Un dispositivo permite tuitear a personas con discapacidad grave desde su cerebro

Un dispositivo permite tuitear a personas con discapacidad grave desde su cerebro

La Universidad de Valladolid desarrolla una interfaz que permite mejorar la calidad de vida de personas dependientes a través de la traducción de su actividad cerebral

Las personas con graves discapacidades tienen actualmente pocas posibilidades para utilizar las redes sociales. Para acercar estos sistemas de comunicación a este colectivo, un equipo de investigación de la Universidad de Valladolid (UVa) ha desarrollado una solución tecnológica. El proyecto, desarrollado por ingenieros de telecomunicación de la UVa y evaluado en el Centro de Referencia Estatal para la Discapacidad y Dependencia de León, consiste en un dispositivo que registra la actividad cerebral y manda la señal a un ordenador que la procesa y envía comandos de aplicación a través de Bluetooth al móvil.

A través de un gorro de goma con electrodos, se monitoriza de forma macroscópica la actividad de las neuronas en el cerebro, se identifican las intenciones del usuario y se transmiten al móvil. Con esta tecnología, se pretende mejorar la calidad de vida de las personas con dificultades motoras aportándoles autonomía a la hora de relacionarse a través de las redes sociales Twitter y Telegram.

A pesar de existir dispositivos similares, como los de control por voz, esta es la primera vez que se desarrolla un control móvil que transmite la señal directa del cerebro a la máquina. Esto permite que pueda ser empleado por pacientes con parálisis severas derivadas de enfermedades como la ELA, la esclerosis múltiple o la parálisis cerebral. El trabajo ha sido desarrollado por el Grupo de Ingeniería Biomédica de la UVa y publicado recientemente en la revista científica Expert Systems with Applications.

Persona con discapacidad física interacciona con el ordenador para mandar un mensaje

Persona con discapacidad física interacciona con el ordenador para mandar un mensaje. Foto: Víctor Martínez Cagigal

Transferencia del conocimiento

El investigador Víctor Martínez Cagigal indica que “a largo plazo se podría transferir este conocimiento al mercado. Sería imprescindible abaratar los costes del propio dispositivo”. El equipo de investigación de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación a la que pertenece Martínez, se centra en el desarrollo del software.

De forma general, esta tecnología empleada ha sido desarrollada en los últimos veinte años. Actualmente, está siendo desarrollada por el sector automovilístico, que está interesado en los avances que podría acarrear a la conducción con, por ejemplo, una cinta que midiese el grado de somnolencia del conductor.

 

El gorro con electrodos monitoriza la actividad cerebral

Grupo de Investigación Biomédica

El equipo de ingenieros que están desarrollando este dispositivo, está compuesto por ingenieros de telecomunicaciones, informáticos y médicos entre los que encontramos neumólogos, psiquiatras y oftalmólogos que tienen gran experiencia en el campo biotecnológico debido a sus otras investigaciones en la apnea del sueño, el estudio y monitorización de enfermedades neurodegenerativas como la de Alzheimer y las migrañas y el estudio oftalmológico de la retinopatía diabética.

Bibliografía

Víctor Martínez-Cagigal, Eduardo Santamaría-Vázquez, Javier Gomez-Pilar, Roberto Hornero. “Towards an accessible use of smartphone-based social networks through brain-computer interfaces”. Expert Systems with Applications Volume 120, 15 April 2019, Pages 155-166. http://doi.org/10.1016/j.eswa.2018.11.026

 

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Un microondas experimental rescata el pigmento rojizo del vino tinto en las lías

Un microondas experimental rescata el pigmento rojizo del vino tinto en las lías

Una tecnología de las universidades de Valladolid y Nova de Lisboa y del iBET de Portugal incrementa la obtención de un tipo de antioxidante útil como colorante o de valor alimentario

Las lías son sedimientos sólidos que quedan después de la fermentación del vino. Compuesto sobre todo por restos de levaduras, suponen un residuo para las empresas bodegueras y también una oportunidad para la obtención de compuestos de interés comercial. Un procedimiento experimental con microondas, desarrollado por la Universidad de Valladolid (UVa) y en colaboración con el Instituto de Biologia Experimental e Tecnológica de la Universidade Nova de Lisboa, permite mejorar y optimizar la extracción de un pigmento con un valor antioxidante muy interesante para las industrias cosméticas o alimentaria.

Se estima que en torno al 14% de todos los residuos generados a la hora de producir vino son lías. En España supone entre 280 000 y 420 000 kilos de este residuo al año. Hasta ahora, este material orgánico terminaba en un punto de reciclaje generalmente, pero su destino podría cambiar en adelante a través de un proceso similar al de prepararse una infusión para desayunar cada mañana.

Por medio de un microondas experimental y un posterior agitado, el equipo investigador del grupo de Procesos a Altas Presiones del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la UVa ha podido extraer en una cantidad significativamente mayor a otros procedimientos unos compuestos denominados antocianinas. Son pigmentos que colorean ciertas plantas o los alimentos derivados de ellas. El violeta de la col lombarda o las tonalidades rojizas del vino tinto son cosa suya. Además, tienen propiedades antioxidantes, de interés para ciertos productos alimentarios. Resultados de este trabajo, que forma parte de la tesis doctoral de Rut Romero, han sido publicados recientemente en la revista Food Chemistry.

La investigadora Rut Romero trabaja con lías liofilizadas en su laboratorio de la UVa

La investigadora Rut Romero trabaja con lías liofilizadas en su laboratorio de la UVa

Ultrasonidos y microondas

El equipo científico buscó la manera para extraer de una manera eficiente este compuesto, que presenta efectos potencialmente beneficiosos para la salud humana por sus propiedades antioxidantes. Para ello probaron dos técnicas para mejorar los resultados de la extracción convencional, los ultrasonidos y las microondas. La investigación se centró en dos tipos de vino, tintos de la Ribera del Duero y fortificados de Oporto (Portugal). Los posos fueron previamente liofilizados, un sistema de secado por el que se sublima el agua y queda un tipo de polvo. Como si se preparara un té en bolsa en una cocina convencional, se introdujo el compuesto en el microondas experimental durante apenas 90 segundos y seguido de procedimiento de agitación se extrajeron los compuestos.

 “No es común el uso de microondas en procesos de extracción de polifenoles o antioxidantes”, precisa Soraya Rodríguez Rojo, codirectora de la tesis doctoral y coordinadora del estudio. En esta investigación, “incluso hemos encontrado un compuesto antioxidante más complejo e interesante”, detalla Rut Romero, que defiende su tesis doctoral el 13 de diciembre de 2018. La identificación de estos compuestos ha sido posible mediante un equipo de cromatografía de masas gracias a la colaboración en el proyecto del iBET, de Portugal, al que pertence Ana Matias, codirectora también de la tesis.

Vino tinto

Vino tinto

El prototipo crece

 

El grupo, dirigido por la catedrática María José Cocero y perteneciente al recientemente creado Instituto de Bioeconomía de la Universidad de Valladolid, tiene experiencia en la extracción de compuestos polifenólicos de interés comercial, para los sectores cosmético o alimentario a partir de residuos agroindustriales como los vitivinícolas u oleícolas. Esto es, a partir de hollejos y raspones de los racimos de las uvas o del alpeorujo, el resto que queda después de extraer el aceite de oliva virgen.

 Visto el potencial del prototipo, el grupo de Procesos a Alta Presión ha desarrollado una planta piloto para escalar a la industria este nuevo procedimiento. Este equipo innovador se ha creado gracias a la colaboración entre los profesores Rafael Mato y Juan Monzo, de las universidades de Valladolid y Politécnica de Cartagena respectivamente.

 

Bibliografía

R. Romero-Díez, M. Matos, L. Rodrigues, Maria R. Bronze, S. Rodríguez-Rojo, M.J. Cocero, A.A. Matias. ‘Microwave and ultrasound pre-treatments to enhance anthocyanins extraction from different lees wines’. Food Chemistry 272 (2019) 258-266. https:/doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.08.016

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Las cooperativas de energías renovables crecen a pesar de las barreras burocráticas en España

 Las cooperativas de energías renovables crecen a pesar de las barreras burocráticas en España

Las universidades de Valladolid y del País Vasco realizan el primer
estudio en el país de un fenómeno empresarial colaborativo emergente

Algo se mueve en el rígido mercado eléctrico español. Un nuevo perfil de competidor ha empezado a crecer al calor de plantas fotovoltaicas o con el empuje de pequeñas presas hidráulicas. Se trata de las cooperativas de energías renovables, empresas que generan, distribuyen o comercializan energía desde fuentes consideradas inagotables. Las universidades de Valladolid y del País Vasco han analizado por primera vez la evolución de este tipo de organizaciones en España, con fuerte presencia en países como Alemania o Dinamarca, pero emergentes en la península Ibérica, y han concluido que su capacidad de adaptación a los cambios normativos ha permitido su desarrollo en esta década. 

La transición a fuentes de energía renovable es una condición esencial en la sostenibilidad del planeta. La energía solar o eólica son además más accesibles para su uso por parte de la ciudadanía que las fuentes fósiles. Mientras en el oeste y en el norte de Europa existen miles de cooperativas de energía renovable que explotan estos recursos, en España el fenómeno es reciente: la primera se puso en marcha en 2010. Ahora ocupan un 0,4% del mercado. Este tipo de empresas dispone de un potencial de crecimiento futuro, concluye un trabajo de investigación publicado en la revista científica Energy Policy por parte de la UVa y la UPV/EHU.

“Hemos estudiado las estrategias de adaptación de estas cooperativas a las barreras impuestas por el sistema”, resume Íñigo Capellán, del grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas de la Universidad de Valladolid. Los especialistas consideran que la estructura actual del mercado (cinco compañías concentran alrededor del 80% de los clientes finales), la crisis económica de 2008, la posibilidad de comerciar electricidad desde 2010, la influencia de movimientos políticos como el 15-M y freno legislativo a nuevas renovables desde 2012 espolearon el desarrollo de estas iniciativas.

Central hidroeléctrica de Valteina, en Peñafiel (Valladolid)

Central hidroeléctrica de Valteina, en Peñafiel (Valladolid)

Apoyos mutuos

Una cooperativa de energía renovable es una estructura más compleja que una de consumo y usuarios, bastante más asentadas en España. Para crecer en ese complejo contexto, estas organizaciones tuvieron que aprender a apoyarse unas a otras. Un ejemplo es la planta minihidráulica que la cooperativa EnergÉtica comparte con Som Energia, la cooperativa más grande de España, en Peñafiel (Valladolid). Esta colaboración no se limitaba a recursos técnicos, también ha llegado a procesos de aprendizaje y experiencias o ideas sociales o políticas.

Sin embargo, a pesar de su expansión territorial en los últimos años, las cooperativas de energías renovables españolas todavía tienen una presencia muy pequeña en el sistema energético español. Los autores concluyen que, aunque algunos factores internos puedan limitar su potencial como un instrumento para la transición energética en el país, la mayor barrera actualmente es la “hostilidad del régimen actual al despliegue de las energías renovables”.

Las renovables, apuestas necesarias

Las energías renovables suponen una apuesta necesaria en la política energética del planeta. El progresivo agotamiento de recursos requerirá, en las próximas décadas, de la aplicación de políticas para la transición a este tipo de fuentes todo el mundo. Para los especialistas “el modelo cooperativo presenta claras ventajas frente al enfoque habitual tecnocrático basado en la generación y propiedad centralizada de la energía”.

Actualmente en España las cooperativas de energías renovables españolas están compuestas por unas 60 000 personas socias cooperativistas y suministran electricidad a unos 100 000 contratos.

Parte de las conclusiones de este trabajo han sido presentadas la semana próxima en las XVI Jornadas de Economía Crítica (JEC2018) que se celebran en la Universidad de León entre los días 20 y 21 de septiembre, con la ponencia “Cooperativismo energético de energías renovables en España: adaptación, innovación y colaboración en un contexto hostil”.

Bibliografía

Capellán-Pérez, Iñigo, Álvaro Campos-Celador, and Jon Terés-Zubiaga. “Renewable Energy Cooperatives as an Instrument towards the Energy Transition in Spain.” Energy Policy 123 (December 1, 2018): 215–29. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.08.064.

 

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Un nuevo sensor electroquímico analiza en la piel de la uva el momento óptimo de la vendimia

Un nuevo sensor electroquímico analiza en la piel de la uva el momento óptimo de la vendimia

La Universidad de Valladolid desarrolla un nuevo método para ayudar a la determinación de la fecha ideal de la recolección a partir de información aportada por la parte externa de esta fruta

En 2017, la vendimia en la Ribera del Duero comenzó el ocho de septiembre y terminó el 20 de octubre. El año anterior, el periodo de recogida de la uva fue entre el 22 de septiembre y el siete de noviembre. Solo en esta denominación de origen, en los últimos treinta años, ha habido variaciones de casi un mes en los comienzos y finales de las recolecciones. Ante tan amplio rango de fechas, ¿cuándo es el momento apropiado para la cosecha? De forma general, los viticultores valoran principalmente la relación entre azúcares y ácidos en extractos de uva con métodos convencionales, con las previsiones meteorológicas y con sus experiencias previas. La Universidad de Valladolid ha desarrollado ahora una nueva tecnología que puede ayudarles a tomar esta decisión, clave para la calidad de los caldos. Se trata de un sensor que detemina la fecha óptima a partir de información biomolecular existente en la piel de la uva.

La piel actúa como un monitor del estado de la uva. Previamente a la etapa de maduración, la uva cambia de color progresivamente. Esta evolución cromática le hace pasar del amarillo verdoso, al tinto pasando por tonalidades ocres. Es lo que se denomina el envero. El envero anuncia la proximidad de la madurez.

El nuevo método desarrollado por el grupo UVaSens, formado por especialistas en química, física e ingeniería, permite evidenciar los cambios que se producen en la piel durante la etapa de maduración. “Desde el envero hasta el final de la maduración las células de la pulpa acumulan agua y azúcares, se expanden, y las células de la piel son afectadas por esta expansión, producen y acumulan gran cantidad de compuestos fenólicos  y sus paredes comienzan a degradarse, lo que produce un ablandamiento de la uva”, explica Raquel Muñoz, integrante del equipo y profesora del Departamento de Bioquímica, Biología Molecular y Fisiología de la Universidad de Valladolid.

Los compuestos fenólicos son antioxidantes de interés para la industria alimentaria. La distribución de estos fenoles en la piel determina el grado de madurez y en última instancia la calidad del vino. Precisamente, el sensor detecta estos cambios bioquímicos y determina la fecha idónea para la vendimia. Los resultados han sido publicados en la revista científica Food Research International.

Raquel Muñoz, integrante de UVaSens y profesora del Departamento de Bioquímica, Biología Molecular y Fisiología de la Universidad de Valladolid.

Raquel Muñoz, integrante de UVaSens y profesora del Departamento de Bioquímica, Biología Molecular y Fisiología de la Universidad de Valladolid.

Tres variedades

El estudio científico se realizó con muestras de tres variedades autóctonas de España: Mencía, Prieto Picudo y Juan García; y con la colaboración de la Estación Enológica de Castilla y León, el Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (Itacyl) y el departamento de I+D de la Bodega Cooperativa de Cigales. Estos centros proporcionaron las muestras para el análisis durante seis semanas a lo largo de la etapa de maduración y llevaron a cabo análisis químicos que sirvieron de control. El equipo científico calibró el sistema con tres tipos de uva dado que cada variedad muestra características propias de maduración.

Para el análisis de los cambios, se empleó un sistema de electrodos sensibles a las variaciones electroquímicas en la piel de la uva. El dispositivo calibraba los procesos de reducción-oxidación, una reacción química en la que tienen un papel esencial los compuestos fenólicos por sus propiedades antioxidantes. En el experimento, los sensores unidos a la piel mostraron buenas correlaciones respecto al momento idóneo de madurez de la uva.

“La nueva metodología está disponible para la industria, aunque nos gustaría realizar más comprobaciones en otras variedades para mejorar el calibrado”, matiza María Luz Rodríguez Méndez, catedrática del Departamento de Química Inorgánica y coordinadora del grupo UVaSens. Teniendo en cuenta que en cada tipo de uva los fenoles de la piel tienen un comportamiento diferenciado, el sistema se adapta a estas variaciones.

Equipo de UVasens trabajando en su laboratorio

 

Lenguas y narices electrónicas

El grupo UVaSens está especializado en el análisis de alimentos por medio de redes de sensores para analizar muestras complejas. El punto de partida, no obstante, fue el estudio de aromas, que no son otra cosa que mezclas complejas de gases. “Los olores suelen ser generalmente complejos, en el del café, por ejemplo, actúan hasta 500 compuestos”, resume Rodríguez Méndez. Estas redes de sensores, combinadas con un software de tratamiento de datos (denominadas narices electrónicas), permite discriminar muestras con diferentes olores, por ejemplo, vinos con diferentes características. A partir de esta experiencia, el grupo comenzó a desarrollar lenguas electrónicas, que son redes de sensores que analizan líquidos y facilitan a la industria alimentaria la determinación de sabores. “Es una demanda habitual en procesos de producción de alimentos”, indica la especialista. Con las narices y lenguas electrónicas se pueden evitar las complicaciones que pueda tener una persona en su aparato olfativo o gustativo, como por ejemplo, resfriados inoportunos o evitar calificaciones derivadas de gustos personales.

Bibliografía

Raquel Muñoz, Celia García-Hernández, Cristina Medina-Plaza, Cristina García-Cabezón, J.A. Fernández-Escudero, Enrique Barajas, Gemán Medrano, María Luz Rodríguez-Méndez. ‘A different approach for the analysis of grapes: Using the skin as sensing element’. Food Research International 107 (2018) 544-550. DOI: https:doi.org/10.1016/j.foodres.2018.02.060

 

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El Acuerdo de París incluye un 40% de medidas solo aplicables con financiación de terceros países

El Acuerdo de París incluye un 40% de medidas solo aplicables con financiación de terceros países

La Universidad de Valladolid analiza 188 compromisos nacionales para
mitigar los efectos del calentamiento global. El incremento de
temperaturas se elevaría entre tres y cuatro grados a lo largo del siglo
XXI si se mantiene el escenario actual

El 40% del total de las medidas comprometidas en el Acuerdo de París, el gran compromiso climático mundial alcanzado a finales de 2015, requieren de financiación de países de rentas altas al resto del mundo. Esta circunstancia puede supeditar a largo plazo el éxito de este aplaudido pacto mundial. Un exhaustivo análisis realizado por un equipo multidisciplinar de la Universidad de Valladolid (UVa) abordó los compromisos de 160 firmantes y de la Unión Europea, cuyos 28 Estados miembro actuaban en conjunto. El trabajo observa que los compromisos de los países en vías de desarrollo se condicionan en muchas ocasiones a la obtención de ayuda financiera internacional.

El Acuerdo de París fue sellado el 12 de diciembre de 2015 y negociado por los 195 países participantes en la XXI Conferencia sobre Cambio Climático (COP21) en la capital francesa. Supuso un importante avance para frenar el cambio climático, al menos sobre el papel. Analizados el 96% de los compromisos de cada Estado firmante por un equipo investigador de la UVa, se observa que dos de cada cinco requieren compromisos financieros externos para ser llevados a cabo. El trabajo también muestra que, de mantener la tendencia de emisiones que arrojaría el cumplimiento del acuerdo hasta 2050 y con los modelos de crecimiento económico actuales, las temperaturas se incrementarían entre tres y cuatro grados de una forma bastante segura. El objetivo de incremento de temperatura es de dos grados respecto a los valores preindustriales. Estos dos grados son considerados como el límite sostenible para los ecosistemas del planeta.

A partir de una revisión sistemática de los compromisos adquiridos por 188 de los 195 participantes en la cumbre mundial, el grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas de la Universidad de Valladolid analizó las contribuciones particulares de cada país. “Hay un margen de libertad para cada consignatario tome las decisiones para cumplir los objetivos asignados en sus políticas ambientales”, explica Luis Javier Miguel, coordinador del equipo científico, que comprende perfiles en Ecología, Economía, Ingeniería Industrial, Física y Filosofía.

Tomando como partida los documentos nacionales, el equipo de la UVa analizó la calidad de la información proporcionada a la comunidad internacional, las políticas de mitigación en energía, industria, agricultura, gestión de residuos y usos de la tierra, la financiación necesaria para llevar a cabo las medidas y la redución estimada de emisiones. El trabajo ha sido publicado en la revista científica Ecological Economics.

Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas (GEEDS) de la Universidad de Valladolid

Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas (GEEDS) de la Universidad de Valladolid

Los países en vías de desarrollo, más detallistas
El estudio muestra que los países en vías de desarrollo detallan con mayor precisión los compromisos que pretenden llevar a cabo. La razón es que estos compromisos están mayoritariamente condicionados a la obtención de ayuda internacional. “Necesitan esa financiación, por lo que son muy precisos en las medidas que quieren llevar a cabo”, explica Miguel. Por este motivo, el análisis divide en dos tipos los compromisos: condicionados a obtener capital y no condicionados, esto es, asumidos directamente por los firmantes. En concreto se trata del 41,4% del peso total de las medidas comprometidas.
En el otro lado de la calidad de la información aportada se sitúan los países desarrollados. Así, los países de la OCDE (35 integrantes que agrupan en torno al 80% del producto nacional bruto de todo el planeta) son menos explícitos con sus medidas. En concreto, “la Unión Europea ofrece una información de muy pobre calidad, aunque se trata precisamente de los únicos países que tienen la obligación de reducir sus emisiones en términos absolutos”, incide el especialista.

Incremento de temperaturas

El Acuerdo de París establece medidas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero con el fin de mitigar el cambio global a dos grados de incremento de temperaturas respecto al periodo preindustrial. Ese horizonte sería el límite sobre el que las variaciones climáticas fueran irreversibles y afectarían a la sostenibilidad de los ecosistemas del planeta. En el escenario de trabajo con unas perspectivas de crecimiento económico de entorno al 3% cada año y una cantidad similar de extracciones de combustibles fósiles a la del presente, “el objetivo de no alcanzar un aumento de temperatura de dos grados no sería posibles”, expone Miguel. El grupo de investigación reconocido ha estimado que ese incremento llegaría a ser entre tres y cuatro grados, un escenario preocupante, pero, matiza el especialista, “quizá no demasiado realista”.

En este sentido, el equipo científico trabaja en otros escenarios en los que se produzca una crisis del modelo de desarrollo actual, como consecuencia de la escasez de recursos energéticos fósiles y de otros minerales, así como de los impactos del propio cambio climático en la economía mundial. “Los yacimientos se agotan o son más difíciles de explotar, por lo que prevemos que esta dificultad para acceder a estos combustibles incida tanto en la economía como en una reducción de emisiones de gases de efecto invernadero”, resume de forma somera.

Paisaje árido

Paisaje árido

Medeas

Con esta variante, la Universidad de Valladolid participa en un proyecto europeo denominado Medeas, un modelo de simulación con tres factores, economía, energía y medio ambiente en código abierto para guiar la transición a una economía baja en emisiones en dióxido de carbono en la Unión Europea. El consorcio comunitario contaba en 2017 con doce instituciones de Austria, Bélgica, Chequia, España, Grecia, Italia y Reino Unido. A través de esta cooperación internacional se ha diseñado un software en abierto para el diseño de la transición hacia un sistema de energía totalmente renovable en Europa. Acompañando a esta herramienta, se elabora actualmente un curso en línea abierto y masivo (conocidos por sus siglas en inglés, MOOC), se ha traducido al lenguaje informático Python y se ha desarrollado una base de datos de acceso público y abierto sobre variables mundiales vinculadas a la energía.

Bibliografía

Jaime Nieto, Óscar Carpintero, Luis Javier Miguel. ‘Less tan 2º C? An Economic-Environmental Evaluation of the Paris Agreement. Ecological Economics 146 (2018) 69-84. DOI: http//dx.doi.org/10.1016/j.ecolecon.2017.10.007

 

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Solo el 35 por ciento de los panes integrales del mercado se elabora en su totalidad con harina integral

Solo el 35 por ciento de los panes integrales del mercado se elabora en su totalidad con harina integral

Según un estudio desarrollado por estudiantes del Máster de Calidad,
Desarrollo e Innovación de los Alimentos de la Universidad de Valladolid,
que se imparte en la Escuela de Agrarias de Palencia

Solo el 35 por ciento de los panes integrales del mercado está elaborado en su totalidad con harina integral. Esta la conclusión de un estudio desarrollado por los estudiantes del Máster de Calidad, Desarrollo e Innovación de los Alimentos de la Universidad de Valladolid, en la asignatura de Cereales, que imparte el catedrático del Área de Tecnología de Alimentos Manuel Gómez Pallarés en la Escuela de Ingenierías Agrarias de Palencia.

En la muestra para el estudio se han analizado un total de 75 panes integrales presentes en el mercado (panes frescos, tostados y tipo picos, colines y rosquilletas) y de ellos se ha detectado que el 15 por ciento incumple la actual Reglamentación Técnico Sanitaria, ya que contiene mezclas de harinas refinadas y salvado, y el resto, el 35 por ciento, está elaborado con mezclas de harinas integrales y harinas blancas, predominando las integrales, mientras que el 14 por ciento contiene más harinas blancas que integrales. Estos últimos, según explica el coordinador del estudio Manuel Gómez Pallarés, no estarían incumpliendo la normativa ya que es muy difusa y no especifica el porcentaje de harina integral que debe incluir.

El caso más grave de este incumplimiento se da en los productos tipo picos, colines y rosquilletas, en donde en el 56 por ciento de los casos se ha detectado el uso de mezclas de harinas blancas y salvado y solo el 26 por ciento está elaborado exclusivamente con harinas integrales. Sin embargo, los resultados son mejores para los panes frescos (molde, barras…), ya que el 52 por ciento está elaborado exclusivamente con harina integral y algo menor en los panes tostados (el 23 por ciento).

El catedrático Gómez Pallarés espera que con la nueva normativa, que entrará en vigor próximamente, se pueda mejorar la definición de lo que es un producto integral, ya que actualmente la reglamentación que se aplica desde 1984 define el pan integral como el elaborado con harina integral, sin concretar el porcentaje. También reclama un mayor compromiso de las administraciones para que aplique mayores controles, ya que como se ha señalado actualmente el 15 por ciento no cumple la ley y cuando entre en vigor la nueva, el porcentaje de incumplimiento se elevará a el 65 por ciento de los actuales panes integrales.

Manuel Gómez Pallarés propone algunas actuaciones para mejorar la confianza del consumidor y poder potenciar el consumo de panes integrales como es una definición clara de qué productos pueden etiquetarse como integrales (no solo panes) y realizar un control sobre los productos que lo hagan. Señala que éste debe ser especialmente importante en los primeros años tras el cambio de normativa. Además se debe llegar a una definición uniforme en toda la Unión Europea de manera que se pueda conseguir una alegación nutricional genérica para los productos integrales, al menos algunos de ellos, y, por último, reducir el IVA de los panes integrales, ya que tributa como pan especial (10 %), igualándolo al 4% de IVA superreducido aplicado al pan de harina refinada.

Parece poco lógico, explica el catedrático de la UVa, que un pan elaborado con harinas integrales, en las que el producto de partida se aprovecha en su totalidad y con mejores propiedades nutricionales que el pan elaborado con harinas refinadas, tenga un impuesto más alto”.

Pan integral

Una normativa menos difusa

El nuevo borrador, según explica Gómez Pallarés, define el pan integral como aquel elaborado con harina exclusivamente integral, excluyendo las harinas procesadas o malteadas. En el caso de que el pan solo utilice un porcentaje de harina integral (mezclada con harinas refinadas) deberá llevar una etiqueta que indique esta cantidad. Esta normativa mejora claramente la actual, ya que es mucho más clara. Aun así, en productos como los panes sin gluten no queda claro si los almidones utilizados deben considerarse dentro de la harina o no, es decir si se puede elaborar un pan integral con 90 partes de almidón y 10 de harina sin gluten integral o solo sería posible utilizando únicamente harina integral, sin incorporar almidón. Esto es importante porque la harina de trigo suele sustituirse por mezclas de almidones y harinas sin gluten, y en general predomina la presencia de almidones frente a la de las harinas, con la consiguiente pérdida nutricional.

Las ventajas de la harina integral

Existe un consenso sobre las ventajas de consumir productos integrales frente a los elaborados con harinas blancas o refinadas. Entre los beneficios que se han demostrado se incluye un menor riesgo de sufrir ciertos tipos de cáncer, diabetes tipo II y enfermedades cardiovasculares, además de reducir problemas de estreñimiento. Estos están asociadas a la presencia de ciertos componentes, como fibras o polifenoles, en el salvado y en el germen, partes del grano que se eliminan cuando se elaboran las harinas blancas. Por este motivo, así como por el auge de estas enfermedades entre la sociedad actual, desde distintas organizaciones internacionales se está intentando promover el consumo de pan y productos integrales frentes a productos elaborados con harinas refinadas. En España, se está en un proceso de cambio y el consumo de productos integrales es minoritario frente al de productos elaborados con harinas refinadas, aunque se observa un incremento en los últimos años y el principal motivo es por temas nutricionales. Por lo tanto, “es importante que la normativa defina claramente lo que es un producto integral y que existan mecanismos en la administración para detectar fraudes o malas prácticas y corregirlos, ya que la definición es la que garantiza la calidad nutricional de estos planes”, concluye Manuel Gómez Pallarés.

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Un ‘hackeo’ óptico muestra un agujero de seguridad en un sistema criptográfico

Un ‘hackeo’ óptico muestra un agujero de seguridad en un sistema criptográfico

La Universidad de Valladolid encuentra vulnerabilidades en el envío  de claves secretas a decenas de kilómetros mediante láseres ultralargos

En el campo de la investigación ha emergido un nuevo método criptográfico para el intercambio seguro de información. Se basa en láseres ultralargos de fibra óptica. Por medio de estos enlaces de luz, se pueden enviar datos cifrados a decenas de kilómetros de distancia. Supone una alternativa más económica a la criptografía cuántica, que garantiza la absoluta confidencialidad, pero está todavía en ciernes. Sin embargo, un equipo de investigación de la Universidad de Valladolid ha encontrado agujeros por donde podría atacar un pirata informático. El trabajo ayuda a pulir estos sistemas de seguridad y evitar el filtrado de información sensible para las organizaciones.

La criptografía cuántica pone en práctica el principio de incertidumbre de Heisenberg. De manera muy sucinta, el principio viene a decir que el observador modifica lo observado, eso sí, en la minúscula escala espacial en la que opera la física cuántica. Al introducir este factor, el observador modificando lo observado, cuando alguien se inmiscuye en una transmisión cifrada con criptografía cuántica, el emisor y el receptor se enteran de esa interferencia en el mensaje transmitido. Ese chivatazo garantiza la confidencialidad de forma absoluta.

Aunque ya existen empresas que comercializan sistemas de criptografía cuántica, esta tecnología todavía está en pañales y es costosa. Por ello, se ha desarrollado otro tipo de cripografía, basada en láseres ultralargos, también extremadamente segura, pero no totalmente y de forma demostrable, y de realización más simple.

Criptografía

Láseres ultralargos

El sistema se basa en aprovechar las propiedades físicas de los láseres ultralargos. Los láseres ultralargos disponen de una cavidad de varios kilómetros, lo que permite aprovechar su interior como soporte para la transmisión de un mensaje. Con este sistema, se pueden enviar datos de forma segura a unas decenas de kilómetros, desde Valladolid o Palencia a Dueñas, por ejemplo.

El catedrático Pedro Chamorro y el profesor Juan Carlos García Escartín, de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicaciones de la Universidad de Valladolid, pusieron a prueba uno de estos sistemas de encriptado más sofisticado, desarrollado por especialistas de Israel y del Reino Unido. Los investigadores de la UVa introdujeron una señal de sonda enmascarada en el ruido del propio láser y hallaron vulnerabilidades  en estos modelos. La demostración de estos agujeros de seguridad ha sido publicada en la revista científica IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics.

El trabajo se hizo no en un espacio físico, sino mediante ecuaciones y simulaciones. “Atacamos teóricamente una propuesta teórica”, resume Chamorro. No obstante, el soporte matemático de este trabajo científico se podría comprobar in situ porque los encriptadores del centro de investigación israelí disponen de estos láseres.

Parches

El trabajo de hackeo óptico advierte de los fallos en la seguridad de una transmisión de claves, por lo que también proporciona soluciones para parchear la transmisión. Un hacker es un experto en introducirse en sistemas informáticos sin permisos, puede ser de forma perniciosa o para definir parches en los sistemas de seguridad.

El grupo de investigación también trabaja en el ámbito de la información cuántica, que emplea recursos de esta naturaleza en tecnologías de la comunicación y la información. “Los ordenadores cuánticos permiten cálculos que no son posibles con omedios convencionales al aprovechar recursos cuánticos, como el entrelazamiento de las unidades de información”, expresa Chamorro. Por ello, en vez de las unidades de información convencionales, denominadas bits, se emplean cúbits. Los chips con cúbits en vez de bits son prometedores prototipos, aunque recientemente algunos fabricantes han anunciado ya para el mercado procesadores cuánticos de 17 o 49 cúbits.

Bibliografía

Juan Carlos García Escartín y Pedro Chamorro Posada. ‘Hidden Probe Attacks on Ultralong Fiber Laser Key Distribution Systems’. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. Vol. 24. No 3. May/June 2018. DOI: 10.1109/JSTQE.2017.2784539

 

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Varios virus infectan a un peligroso patógeno forestal mediante el uso de las nuevas técnicas genómicas

Varios virus infectan a un peligroso patógeno forestal mediante el uso de las nuevas técnicas genómicas

El hallazgo lo ha llevado a cabo un grupo de científicos del Grupo de Patología Forestal del campus de la Universidad de Valladolid en Palencia

Las nuevas técnicas de secuenciación de genomas son capaces de obtener millones de secuencias de ADN (o ARN) en un solo procesado de la muestra. Investigadores de la Unidad de Patología Forestal del Campus de Palencia (iuFOR; UVa-INIA) en colaboración con el Natural Resources Institute Finland (LUKE, Finlandia) han puesto a punto el uso de secuenciación masiva de ARN para identificar virus asociados a un peligroso patógeno forestal: Fusarium circinatum, el hongo causante del chancro resinoso del pino. Esta especie provoca gran mortalidad de plántulas de pino en vivero, causando graves daños al arbolado adulto en pinares y repoblaciones alrededor del mundo, incluido nuestro país.
“Esta clase de análisis provee de millones de datos, pero identificar un virus entre miles de secuencias requiere de un minucioso análisis bioinformático” explica E. Jordán Muñoz Adalia investigador predoctoral de la UVa. Los virus que infectan hongos forestales pueden en ocasiones ser de utilidad para detener estas patologías del arbolado, puesto que algunos de ellos debilitan al hongo, haciendo que la planta supere la enfermedad. “Con estos métodos, es posible detectar virus incluso cuando se encuentran en muy baja proporción en las muestras silvestres” añade J.J. Diez Casero, director de la investigación. El trabajo está también supervisado por la investigadora del campus de la Yutera Mercedes Fernández.

Cepas del hongo 'Fusarium circinatum' creciendo en medio de cultivo para la posterior extracción de ARN
Cepas del hongo ‘Fusarium circinatum’ creciendo en medio de cultivo para la posterior extracción de ARN

Resultados

Los resultados del estudio, que han sido recientemente publicados en la revista internacional Archives of Virology (de la prestigiosa editoral Springer), serán de gran utilidad en el estudio de esta grave enfermedad forestal que provoca cuantiosas pérdidas económicas en España.
El Instituto de Investigación en Gestión Forestal Sostenible de la UVa, al que pertenecen los miembros del trabajo, está llevando a cabo una intensa actividad en el estudio de diversas patologías forestales, donde se han desarrollado ya una quincena de tesis doctorales. Los miembros de esta Unidad coordinan diversos proyectos nacionales e internacionales sobre esta enfermedad, como el Proyecto PINESTRENGTH (financiado por la Unión Europea), en el que participan 36 países de todo el mundo.
Durante su existencia, este grupo ha organizado diversas reuniones internacionales, como el Congreso IUFRO (International Union of Forest Research Organizations) celebrado en el año 2011, sobre enfermedades forestales, que contó con la participación de investigadores de 17 países; o de carácter nacional, como el congreso de la Sociedad Española de Fitopatología (SEF) que se desarrolló en el año 2016 en el Teatro Principal y en el Palacio de la Diputación de Palencia.

Chancro resinoso del pino

Chancro resinoso del pino. Foto: Pablo Martínez Álvarez

Bibliografía

Muñoz-Adalia E.J., Diez J.J., Fernández M.M., Hantula J. & Vainio E.J. 2018. Characterization of small RNAs originating from mitoviruses infecting the conifer pathogen Fusarium circinatum. Archives of Virology. https://doi.org/10.1007/s00705-018-3712-2