En colegio de Pradera, residuos de papel y cartón se convertirían en empaques para alimentos

 Ante la creciente preocupación por la contaminación de plásticos de un solo uso, la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira y 20 estudiantes mujeres de bachillerato de la Institución Educativa Ateneo en Pradera (Valle del Cauca) exploran alternativas sostenibles a partir de materiales reciclados y fibras naturales de plátano y piña para elaborar empaques y envolturas para portar alimentos.

La profesora Gloria Yaneth Ayala, magíster en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales de la UNAL y creadora el grupo de investigación Alternativa Verde lidera este proyecto ambiental surgido después de realizar una encuesta a casi 300 habitantes del municipio de Pradera.

Los datos revelaron que, además de los residuos orgánicos más comunes, provenientes especialmente de restos de alimentos y materiales de cocina, los plásticos de un solo uso –como botellas, bolsas, envases de alimentos y utensilios– son los desechos más recurrentes y amenazantes debido su lenta descomposición, ya que pueden permanecer en el entorno durante generaciones causando un impacto ambiental duradero y acumulativo.

Así, la magíster y las estudiantes hicieron una exploración etnográfica de las prácticas tradicionales de empaque y almacenamiento de alimentos, que preceden a la era del plástico, entre las comunidades indígena nasa y afrodescendientes en el municipio.

A partir de este ejercicio identificaron el uso de recursos naturales como hojas de plátano para empacar alimentos, además de totumos y calabazas para los líquidos, los cuales tapan con tusas de mazorca, técnicas tanto eficaces como sostenibles con el medioambiente.

Después se centraron en el desarrollo de bioplásticos haciendo pruebas empíricas con papel reciclado y fibras vegetales de banano, piña y plátano.

Colaboración que da frutos

En 2024 el proyecto dio un giro importante con el apoyo de los profesores de Diseño Industrial de la UNAL Sede Palmira, una colaboración que ha permitido implementar una metodología de investigación y explorar mezclas estandarizadas de papel reciclado y cartón, así como la incorporación de diversas fibras naturales para crear materiales biodegradables que sustituyan al plástico convencional.

El profesor de Diseño Industrial Boris Alejandro Villamil Ramírez señala que “en la Sede Palmira estamos enfocados en incorporar materiales sostenibles en el diseño. Cuando la magíster Ayala nos habló de su proyecto de empaques con pulpa de papel, vimos una gran oportunidad para aplicar nuestras ideas en un contexto real y educativo. Hasta el momento proporcionamos la base metodológica y técnica para que el grupo realice investigaciones rigurosas y sistemáticas”.

Por su parte el docente Miguel Fernando González Arana, de la misma carrera, menciona que “hemos realizado talleres de investigación para que las estudiantes comprendan el proceso detrás del desarrollo de nuevos materiales. Comenzamos con el reciclaje de papel y cartón, haciendo pruebas con diferentes mezclas y luego las analizamos en los laboratorios”.

Ellos han trabajado con el colegio en la formulación y validación de hipótesis científicas, lo cual es esencial para cualquier investigación: “este enfoque no solo les enseña a las estudiantes sobre ciencia, sino que además les da confianza en su capacidad para innovar”.

Una de las experiencias más enriquecedoras para los estudiantes fue visitar los laboratorios, donde observaron y analizaron las muestras bajo microscopios de alta tecnología, una oportunidad que no habían tenido antes en su colegio.

El proyecto ha fomentado en ellas un profundo interés por la ciencia y la conciencia ambiental, demostrando la importancia de la UNAL en las regiones. “Estamos altamente agradecidos con la Universidad, su colaboración ha sido fundamental para mejorar y validar científicamente nuestras iniciativas”, dijo la profesora Ayala.

Los siguientes pasos serán incorporar fibras naturales para crear materiales aún más sostenibles y versátiles. “Nuestra visión es que este proyecto se convierta en un modelo de futuras colaboraciones, queremos ver más iniciativas que conecten a los estudiantes con la ciencia y el diseño de manera práctica y significativa”, destacó el profesor Villamil.

Este proyecto de investigación cobra mayor relevancia en el contexto actual, ya que Colombia se prepara para implementar la prohibición de la producción y uso de plásticos de un solo uso a partir del domingo 7 de julio de 2024, conforme a la Ley 2232 de 2022, lo que representa un paso hacia la sostenibilidad y destaca la importancia de explorar y revalorizar alternativas tradicionales más ecológicas para el manejo de residuos.

Para combatir cambio climático restauran bosque en Cali, con supervivencia arbórea del 93 %

Ceibas, cascos de buey, guayacanes y mangos fueron algunas especies seleccionadas en 2019 para la restauración ecológica del bosque seco tropical, por su capacidad para atraer fauna, además del potencial para preservar especies vegetales a futuro. Así, después de 4 años se han vuelto a ver en el bosque pavas caucanas (Penelope perspicax) y armadillos (Dasypus novemcinctus), y el porcentaje de mortalidad de los árboles fue de apenas el 7 %.

En un esfuerzo por restaurar y preservar el bosque seco tropical –uno de los ecosistemas más amenazados del mundo–, caracterizado por albergar una rica diversidad de flora y fauna adaptada a condiciones climáticas de lluvia y sequía, Juan David Patiño Murillas, magíster en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), llegó hasta la parcelación Chorro de Plata, en el corregimiento de Pance (Cali), para sembrar 7.969 árboles.

Esta zona forma parte de la cuenca del río Pance y colinda con el Parque Nacional Natural Farallones de Cali. Hasta hace unos años había sido devastada por prácticas humanas insostenibles como la ganadería extensiva y las quemas para la expansión agrícola, las cuales llevaron al predominio del helecho marranero (Pteridium aquilinum (L.) Kuhn), una planta invasora que cubría el 80 % del área y limitaba el crecimiento de especies nativas.

“Este problema, además de la enorme cantidad de nidos de hormiga arriera, y suelos ácidos y degradados encontrados en el diagnóstico, crearon un entorno casi inhóspito para la flora local, impidiendo la regeneración natural del bosque seco tropical, un ecosistema en vías de extinción, amenazado por el cambio climático, que ofrece servicios ecosistémicos como la dispersión de semillas, la captura de carbono y la regulación del clima”, menciona el magíster Patiño.

El proyecto, originado como una compensación ecológica por la construcción de una megaobra en el departamento, no se limitó a la reforestación, sino que además adoptó un enfoque integral diferenciador de restauración ecológica que involucró a las comunidades locales, y en 2019 inició con la caracterización de la zona de estudio para identificar las especies existentes y evaluar la salud del suelo.

Monitoreo constante

Mediante observaciones directas y técnicas de captura en campo se realizaron monitoreos de fauna, seguimiento e identificación de huellas y análisis de excrementos de animales y de restos de alimentos. Para caracterizar la flora se establecieron parcelas abarcando diferentes etapas de desarrollo de la vegetación: fustal (árboles maduros), latizal (árboles jóvenes) y brinzal (plántulas).

Además se recolectaron 120 muestras de suelo para los análisis fisicoquímicos, estudios que le proporcionaron una base sólida para seleccionar tanto las especies como los sitios adecuados para la restauración, que fueron: Otoño, Tanque, Antena, Administración y Charco, ubicados en terrenos montañosos con pendientes pronunciadas, lo que significó un reto para el proyecto. Respecto a las  especies de árboles, se priorizaron las nativas y endémicas de la zona que podrían sobrevivir y prosperar, entre ellas guayacán, ceiba y casco de buey.

También se mejoró la calidad del suelo mediante un proceso de encalado (hecho con cal agrícola) y se controló la propagación del helecho marranero para preparar el terreno para la siembra.

Restauración ecológica, modelo exitoso

A lo largo de 4 años de monitoreo para evaluar la supervivencia de las plántulas y el impacto de la restauración en el ecosistema, el resultado de la investigación del magíster ha sido un notable fortalecimiento de los servicios ecosistémicos del bosque, evidenciado en el incremento de la cobertura boscosa y la atracción de nuevas especies de fauna.

El éxito del proyecto se refleja en la baja mortalidad de las plántulas, con solo un 7 % de pérdida, lo que equivale a 585 árboles. Este resultado supera significativamente las expectativas iniciales y las normas de la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC), que establecían un umbral del 20 %.

“Uno de los sitios de restauración, conocido como Tanque, se destacó por presentar las mayores alturas promedio en individuos forestales y la mayor riqueza y diversidad de especies, reflejado en los índices de diversidad de Shannon (1,23) y de Simpson (8,77E+01)”, revela el magíster, cuyo trabajo fue dirigido por el profesor Joel Tupac Otero, del Grupo de Investigación en Orquídeas, Ecología y Sistemática Vegetal.

El proyecto también involucró a la comunidad local con la aplicación de unas 30 entrevistas y talleres participativos a los residentes locales, especialmente campesinos, quienes han formado parte integral del proceso aportando sus conocimientos tradicionales y fortaleciendo el sentido de pertenencia y compromiso con la conservación del bosque.

Las especies de árboles seleccionadas no solo sobrevivieron, sino que además comenzaron a atraer a la fauna local. La presencia de pava caucana(Penelope perspicaz), una especie en peligro de extinción, fue documentada nuevamente en el área. Además se registraron nuevas especies de aves, como la tangara multicolor, y mamíferos como el mono nocturno, el tigrillo y el armadillo, que habían desaparecido por la presión humana.

Mal manejo de residuos y turismo no controlado contaminan manglares del Pacífico

 Expertos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira evidenciaron que la contaminación del agua de los manglares de Buenaventura –con 47,7 % de contenido de espumas– es casi 7 veces más alta que la de Tumaco, en donde predominan las fibras (65,1 %). El Pacífico colombiano alberga cerca del 73 % de las áreas de manglar del país.

En este trabajo, el más reciente del grupo de investigación Ecología y Contaminación Acuática (Econacua), se evaluaron las diferencias entre las bahías de Buenaventura y Tumaco con respecto a la contaminación por microplásticos en agua asociada con manglares, y se confirmó la influencia de factores humanos y climáticos en la concentración de estos.

Su autora, Laura Vanessa Vidal Torralba, magíster en Ingeniería Ambiental de la UNAL, definió dos zonas de manglar por cada bosque, una de baja y otra de alta densidad. En Buenaventura seleccionó el área de San Pedro, menos intervenida, y la Piangüita con mayor actividad; en Tumaco escogió Bocagrande como la de menor intervención y Rómpido como la de mayor, y allí realizó muestreos en periodos de temporada seca y de lluvias.

Así determinó que en los manglares de la Costa Pacífica los niveles de microplásticos es de 71,64 partículas/m³. En la bahía de Buenaventura se registró una concentración de microplásticos totales significativamente superior: 125,51 ± 27,56 partículas/m³ respecto a Tumaco, que es de 17,78 ± 4,39 partículas/m³.

La alta presencia de espumas en los bosques de manglar de la bahía de Buenaventura se explicaría por el uso frecuente de plásticos de un solo uso, especialmente de aquellos que contienen poliestireno expandido, común en envases de comida y productos desechables, en áreas turísticas como Piangüita y San Pedro. 

“Los macroplásticos mal gestionados se descomponen en fracciones más pequeñas debido a influencias ambientales como el oleaje, la salinidad, la exposición solar, la temperatura y la abrasión, lo que habría contribuido a la acumulación de microplásticos”, explica la magíster Vidal.

La presencia de fibras en Tumaco se relacionaría con la descarga de aguas residuales de actividades de lavandería e industrias textiles ubicadas en la zona de drenaje de la cuenca hidrográfica, y especialmente con la liberación no intencional de redes de pesca en el ecosistema.

Los análisis también revelaron que las concentraciones aumentan sustancialmente durante la época de lluvias, debido a que incrementan el caudal de los ríos que desembocan en las bahías transportando consigo microplásticos desde los ecosistemas terrestres hacia los marinos. Los sitios más intervenidos por actividades humanas dentro de cada bahía presentaron niveles hasta 4 veces mayores que en los sitios menos intervenidos.

Una barrera natural

Otro hallazgo fue la relación entre la estructura del manglar y la concentración de microplásticos. Los manglares más desarrollados –como los de San Pedro (Buenaventura) y Bocagrande (Tumaco)– tienden a tener concentraciones más bajas de microplásticos en el agua, lo que sugiere que actúan como barreras biológicas efectivas. Estas estructuras densas ralentizan el movimiento del agua permitiendo que los microplásticos se sedimenten antes de llegar al mar.

En relación con la concentración de microplásticos, 7,1 veces mayor en Buenaventura, la investigadora considera que la forma semicerrada de la bahía también favorece la acumulación de estos materiales. En contraste, Tumaco, con una bahía más abierta al mar, muestra una menor retención, ya que estos son rápidamente transportados hacia el océano.

Al comparar las concentraciones de microplásticos en aguas de ecosistemas de manglar de estos municipios con respecto a otros estudios realizados alrededor del mundo, se evidenció que las cantidades son más bajas que las reportadas en la Isla del Carmen en México, la isla de Hainan, las bahías de Xiamen y el Golfo de Tonkín en China, la bahía de Todos los Santos en Brasil, la franja costera de Singapur y la costa este de Sudáfrica. 

En Colombia las concentraciones en Buenaventura son mayores que las de la bahía de Cispata, en el Caribe colombiano, la bahía de Tumaco y los manglares de los ríos Saija y Timbiquí, en el Pacífico colombiano. En Tumaco fue menor respecto a los demás sitios mencionados, pero mayor a la reportada en los manglares de los ríos Saija y Timbiquí.

Según se indica en el trabajo de investigación, “la densidad poblacional en Buenaventura fue 21,1 % más alta que la de Tumaco, con una producción anual de residuos 18 % mayor según el DANE y el Departamento Nacional de Planeación (DNP). Los ríos Dagua, Potedó, Anchicayá y Raposo son los principales afluentes que desembocan en la bahía de Buenaventura, cuerpos de agua dulce considerados como una importante vía de acceso de microplásticos”.

Las muestras de agua se recolectaron en agua superficial para luego analizarlas tanto en campo como en laboratorio utilizando técnicas avanzadas de separación y caracterización. El análisis incluyó la medición de parámetros como salinidad, temperatura y oxígeno disuelto, además de la evaluación de la estructura del manglar, y la densidad y altura de los árboles. Para eso emplearon métodos estadísticos avanzados como la Permanova y los Modelos Aditivos Generalizados Multivariados (GAM) para interpretar los datos​.

Esta investigación sienta las bases para futuras investigaciones y políticas públicas que permitan implementar estrategias que reduzcan la presencia de microplásticos, en especial aquellos provenientes de plásticos de un solo uso, que predominan en ambas bahías.

Cafeína sería útil para obtener combustibles menos contaminantes

 Por norma, los combustibles como la gasolina y el diésel deben pasar por un proceso que reduce la cantidad de compuestos azufrados (desulfuración) para que sean menos contaminantes y se puedan comercializar. Como estos procesos son costosos y peligrosos por utilizar compuestos tóxicos, una ingeniera química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) desarrolló y puso a prueba dos compuestos alternativos obtenidos a partir de la cafeína –que es más económica y fácil de manipular–, los cuales alcanzaron porcentajes prometedores de desulfuración.

La desulfuración se realiza con el fin de que cuando se dé la combustión –es decir cuando los carros, aviones y otras máquinas están funcionando– estos compuestos azufrados no se conviertan en dióxido de azufre, un gas dañino para el medioambiente y la salud, entre otras cosas porque puede desencadenar una lluvia ácida.

“Actualmente existen leyes que regulan que las cantidades mínimas sean de 10 partes por millón (ppm), y aunque también hay métodos tradicionales para lograrlo, estos utilizan compuestos muy tóxicos, son procesos costosos e implican un gran gasto de energía”, explica la ingeniera química Laura Sofía Benavides Maya, estudiante de la Maestría en Ingeniería - Materiales y Procesos de la UNAL Sede Medellín.

Por eso se propuso buscar una alternativa a partir de la creación y el uso de líquidos iónicos y solventes eutécticos profundos, que hacen más sostenible el proceso de desulfuración. “Los líquidos iónicos son sales orgánicas o inorgánicas, compuestas por cationes y aniones (cargas positivas y negativas), con puntos de fusión por debajo de los 100 ºC, lo que ayuda a que se gaste menos energía en calentamientos, entre otras cosas”, continúa.

Así mismo, tienen baja toxicidad, capacidad de regenerarse y son fáciles de preparar porque no requieren etapas de purificación. “Por otro lado, los solventes eutécticos profundos son mezclas que aceptan y donan enlaces de hidrógeno, de manera que al combinar porciones específicas reducen su punto de fusión y dan paso a un líquido con propiedades similares a los líquidos iónicos”.

De un proceso costoso a uno económico

En la actualidad ya se han desarrollado líquidos iónicos a partir de imidazol, un compuesto orgánico que contiene carbono, nitrógeno e hidrógeno, y que aún así suele ser muy costoso (alrededor de 452 dólares por kilogramo), lo que ha limitado su aplicación a gran escala. “De ahí el interés por utilizar cafeína (que ronda los 131 dólares por kilogramo), un compuesto de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno que contiene en su estructura un anillo de imidazol”.

Así pues, la investigadora Benavides, con la asesoría de la profesora Luz Marina Ocampo Carmona, directora del grupo de investigación Ciencia y Tecnología de Materiales, de la Facultad de Minas de la UNAL Sede Medellín, utilizó cafeína comercial para obtener los líquidos iónicos de interés. “Primero hicimos que reaccionara con cloruro de hidrógeno anhidro (sin agua) en una atmósfera inerte, con el fin de convertirla en una sal de amonio cuaternario”.

Así se obtuvo clorhidrato de cafeína, el cual se caracterizó mediante técnicas como espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. “Buscábamos comprobar que en ese clorhidrato se había formado el enlace nitrógeno-hidrógeno en el anillo de imidazol”, agrega.

Posteriormente agregó tricloruro de hierro –en dos cantidades diferentes– con el fin de obtener un líquido iónico con viscosidad manejable. “Por otro lado, sintetizamos dos solventes eutécticos profundos utilizando etilenglicol (donante de enlaces de hidrógeno) y los pusimos a prueba, al igual que los líquidos iónicos, en la desulfuración de un combustible modelo, es decir creado en laboratorio”.

De este modo evidenció que con el líquido iónico se lograba un porcentaje máximo de desulfuración del 12,9 % mientras con el solvente eutéctico profundo hasta un 17,4 %. “Aunque son resultados prometedores, vimos que los anillos aromáticos de azufre son débiles como aceptores de puentes de hidrógeno, lo que se podría reflejar en los bajos índices de desulfuración”, agrega.

Este análisis es el punto de partida de otras investigaciones que busquen mejorar los procesos de desulfuración actuales. “Dichos aspectos se pueden mejorar aplicando más etapas de extracción en el proceso; reciclando los líquidos iónicos y los solventes eutécticos; evaluando tiempos más prolongados; y considerando otros aniones para la síntesis, por ejemplo”.

La investigación está enmarcada en el proyecto “Desarrollo de líquidos iónicos a base de cafeína para la desulfuración de combustibles”, código Hermes 54126. La profesora Ocampo menciona que “a futuro esperamos consolidar análisis que lleven a cabo un proceso similar, pero obteniendo la cafeína de residuos de café, lo que haría aún más sostenible la actividad”.

Suplemento nutricional disminuiría emisión de gas metano en la ganadería

 A partir de frutos y hojas de leguminosas tropicales, investigadora de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira desarrolló bloques nutricionales, o suplementos, para bovinos que reducen en más del 20 % las emisiones de metano. Las concentraciones en la atmósfera de este gas son más bajas que las de dióxido de carbono, pero aun así es 86 veces más potente que este en términos de su efecto invernadero durante 20 años.

Aunque la ganadería es una fuente de sustento vital para más de 500 millones de pequeños productores en países de ingresos bajos y medios, también es responsable de una importante proporción de emisiones de metano, situación que se agrava con el crecimiento de la población y con ello la demanda de carne y sus derivados, lo que intensifica la presión sobre el medioambiente.

Se estima que la agricultura emite el 42 % de metano y el 39 % proviene de la ganadería. Los bovinos, entre otros rumiantes, emiten un 95 % a través de eructos, y el 5 % restante es liberado en las heces.

La química Lady Johanna Mazabel Parra, candidata a magíster en Ingeniería Agroindustrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, evaluó la eficacia de los bloques nutricionales en la reducción de emisiones de gas metano, trabajo que adelantó en condiciones controladas de laboratorio en el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT).

Los bloques nutricionales son las “barras de granola” del ganado, es decir suplementos diseñados para complementar su dieta que aseguran una alimentación balanceada, clave en sistemas en donde el pastoreo no proporciona los nutrientes necesarios para el mantenimiento de los animales.

Con el sistema de formulación CNCPS (Cornell Net Carbohydrate and Protein System), la investigadora corroboró el correcto funcionamiento ruminal para dietas de bovinos en etapa de levante, en las cuales incluyó: bloques nutricionales elaborados a partir de melaza, hojas y vainas de plantas forrajeras como la peladera (Leucaena), conocida por su alto contenido proteico y su uso en sistemas silvopastoriles; botón de oro, por sus elevados niveles de proteína y minerales esenciales; y los frutos del orejero, valorados por ser ricos en carbohidratos y proteínas.

Luego comparó 9 tratamientos diferentes que incluían estos ingredientes en varias combinaciones y proporciones en dietas compuestas en un 75 % por pasto urochola y 25 % por bloques nutricionales. Las simulaciones se hicieron en intervalos de 24 y 48 horas, para observar los cambios en la producción de metano y la degradación ruminal.

Así mismo, durante 60 días los bloques se sometieron a una evaluación de la composición de nutrientes (proteínas y fibras) y la textura que indica la dureza y fracturabilidad, parámetros relacionados con el consumo óptimo por parte de los animales; además de las propiedades físicas y químicas como color y pH, y presencia o ausencia de microorganismos patógenos.

El estudio reveló que, al comparar los bloques nutricionales experimentales con uno comercial estándar hecho con base de salvado de trigo, maíz, soya, arroz y urea, la incorporación de frutas y hojas de árboles tropicales tiene un efecto destacado en la reducción de la concentración de metano.

En promedio, se observó una disminución del 13 % en la concentración de este gas por materia seca degradada a las 24 horas de fermentación, y una reducción del 21 % a las 48 horas.

“El tratamiento más efectivo fue el que combinó igual proporción de todos los ingredientes evaluados, seguido por los bloques individuales hechos solo de hojas y vainas de peladera”, informa la investigadora, quien contó con la dirección del profesor José Igor Hleap Zapata, de la UNAL Sede Palmira, y del científico del CIAT Jacobo Arango Mejía.

Alternativa para ganaderos

Los alcances de este estudio no se limitan a la mitigación del impacto ambiental: además les ofrecen a los pequeños y medianos productores una alternativa económica y eficiente para mejorar la salud y el rendimiento de su ganado, ya que el uso de materias primas locales y subproductos agrícolas disponibles en los predios reduce la dependencia de insumos importados, que son costosos.

La química Mazabel considera que “la culpa no es de la vaca, la culpa es de lo que come la vaca; por lo tanto, si desde ese punto de vista se logra que los bovinos emitan menos metano teniendo el mismo desempeño productivo, la agroindustria ganadera logrará no solo reducir el impacto climático, sino además un producto final más sostenible y con mejores condiciones”.

En la actualidad exploran alternativas para futuras pruebas en campo que puedan confirmar los beneficios observados en laboratorio.

Esta investigación está enmarcada en la iniciativa Livestock climate and systems resilient del CIAT  que busca abordar los desafíos que enfrenta la ganadería en el contexto del cambio climático.

Tumaco reduciría su huella de carbono hasta un 99 % si convirtiera sus residuos en biogás

 En esta esquina biodiversa de Colombia, ubicada en el litoral Pacífico, un estudio adelantado por la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira demostró que utilizando la “digestión anaerobia” es posible generar energía limpia y reducir la huella de carbono hasta alcanzar la neutralidad, ya que mediante esta tecnología las bacterias transforman en biogás los desechos tanto de alimentos como de la pesca.

Entre las problemáticas que afronta Tumaco, municipio de Nariño, se encuentran su aislamiento geográfico y la falta de infraestructura energética. Allí la comunidad se ha visto obligada a usar plantas diésel para abastecerse de energía, y para cocinar también acuden al gas licuado de petróleo –compuesto principalmente por propano y butano–, el cual, además de costoso, contribuye al aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), y en consecuencia al calentamiento global.

Tampoco existe una estrategia eficaz de selección y manejo de residuos orgánicos, en especial los derivados de la pesca artesanal –una de las principales actividades económicas del municipio– y los sobrantes de restaurantes o plazas de mercado, lo que lleva a una disposición ineficiente y perjudicial en rellenos sanitarios.

En busca de soluciones sostenibles, la ingeniera ambiental Valentina Osorio Gómez, candidata a magíster en Ingeniería Ambiental de la UNAL Sede Palmira, utilizó la metodología del Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) para medir y comparar con el escenario actual cuánta huella de carbono generaría convertir los residuos orgánicos en biogás, fuente de energía limpia empleable en la generación de energía térmica y eléctrica.

Para ello implementó el proceso biológico de digestión anaerobia con agallas y vísceras de pescado, cáscaras de banano, tomate y lechuga, entre otros vegetales, aprovechando estos recursos.

La profesora Luz Stella Cadavid Rodríguez, directora del Grupo de Investigación en Prospectiva Ambiental y también de este estudio, explica que “la huella de carbono es un indicador ecológico que mide la eficiencia de un proceso en términos de toneladas de dióxido de carbono equivalente, es decir, calcula cuán limpio es con respecto a cuántos GEI emite a la atmósfera”.

Importantes hallazgos

Uno de los resultados más importantes fue estimar que aprovechando al menos el 50 % de los residuos orgánicos de Tumaco se podría abastecer energéticamente a más de 5.000 hogares. “Así se reducirían tanto la dependencia del municipio al uso de combustibles fósiles como las emisiones contaminantes, y se mejoraría la calidad de vida de sus habitantes”, señala la candidata a magíster.

Comparando el escenario actual con el sistema propuesto se observó una reducción de hasta el 99 % en la huella de carbono del municipio nariñense, un paso hacia la neutralidad en carbono, un

 estado en el que la cantidad de dióxido de carbono liberado  a la atmósfera es equilibrada por prácticas que lo eliminan, logrando así un impacto neto cero en el clima.

La investigación también concluyó que la mezcla de 50 % de residuos de frutas y verduras con 50 % de residuos de pesca fue la más efectiva para la producción de biogás, superando en un 40 % la generación de metano frente a otros tratamientos, lo que sugiere que una combinación adecuada de distintos tipos de residuos puede maximizar la eficiencia del proceso para producir energía renovable.

El aspecto diferenciador y destacado del estudio fue la medición directa de la huella de carbono en Tumaco, con una metodología conocida como huella de carbono in situ, la cual permite medir las emisiones de GEI directamente en el lugar donde se generan, a diferencia de otros enfoques teóricos que se basan en estimaciones y factores de emisión estándar.

Se trata de una tecnología que hasta ahora ha sido poco explorada en Colombia y que ofrece datos más confiables y refuerza el valor de implementar soluciones localizadas y adaptadas a las condiciones específicas de cada municipio.

Después de implementar el proceso de gestión anaerobia en los reactores de la planta de biogás instalada en la Sede Tumaco, a escala de laboratorio, se calcularon las emisiones contaminantes provenientes de cada tratamiento de residuos propuesto en el Laboratorio de Investigaciones Ambientales de la UNAL Sede Palmira.

La implementación de esta tecnología no solo tiene el potencial de transformar la gestión de residuos y el abastecimiento energético en Tumaco, sino que también serviría como modelo para otras comunidades rurales de Colombia y del mundo, ya que le ayudaría al país a cumplir con los objetivos de reducir las emisiones en 30 % establecidos en la Agenda 2030 y en los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Con estrategias de manejo integral del fuego se prevendrían incendios severos

 Cambios en el paisaje y la vegetación, además de residuos que inducen al fuego, son dos de los grandes impactos que dejan los recurrentes incendios forestales en Vichada. Con estrategias de gestión ambiental –que abarcan manejo de la vegetación, conservación de fauna, diseño de políticas públicas y participación comunitaria–, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) buscan reducir la incidencia y el impacto de los incendios forestales en la región.

En la Orinoquia los incendios forestales han sido un problema recurrente agravado tanto por la intervención humana como por factores climáticos como el fenómeno de El Niño; según el Ideam, Casanare, Vichada y Arauca están entre los territorios con más áreas quemadas entre 2002 y 2020.

Dada la preocupante situación, profesionales del grupo de investigación en Ecología del Paisaje y Modelación de Ecosistemas (Ecolmod) de la UNAL lideran el proyecto “Biofuegos Vichada”, financiado por el Sistema General de Regalías y enfocado en desarrollar estrategias integrales para prevenir los incendios forestales en los paisajes multifuncionales de Vichada.

“Los Llanos Orientales poseen el único ecosistema adaptado al fuego del país: las sabanas, que incluso tienen procesos ecológicos que dependen de él”, explica Alejandra Reyes, investigadora de Ecolmod y magíster en Ciencias Biológicas de la UNAL.

Sin embargo, el uso excesivo y descontrolado del fuego, especialmente en prácticas agrícolas tradicionales, ha aumentado la frecuencia y severidad de estos incendios, poniendo en riesgo no solo el equilibrio ecológico sino también la seguridad de las comunidades locales.

Residuos no tratados producen más incendios

Mediante el componente vegetal del proyecto se busca entender cómo responden los bosques al fuego, y así se obtiene información valiosa para prevenir los incendios, pues uno de los mayores desafíos identificados es el manejo de áreas quemadas.

“Las zonas afectadas por incendios forestales son más propensas a nuevos incendios, tanto por la acumulación de combustibles (leña seca, carbón y hojarasca) como por la pérdida de humedad, además de que se dan más intensos, por eso es crucial implementar estrategias de manejo integral del fuego para prevenir aquellos de alta severidad”, enfatiza la magíster.

Las estrategias planteadas incluyen la recolección de árboles muertos, los tratamientos silviculturales (manejo del bosque para favorecer ciertas especies) y el uso de quemas prescritas para manejar las cargas de combustible que se van acumulando en el entorno y prevenir incidencia de fuegos.

“Aunque actualmente las quemas prescritas están prohibidas en Colombia, se están buscando transiciones normativas para implementarlas. Hasta ahora no se ha logrado esa transición con proyectos de ley, pero se pueden generar otras estrategias o acciones directas para controlar este combustible natural, como el manejo de tractores para hacer guardarrayas que re la cobertura vegetal y crear unos callejones para que el fuego llegue hasta un punto y no pase al bosque”, precisa la investigadora.

El monitoreo de especies vegetales es esencial

Con el proyecto se está llevando además un registro más detallado de la incidencia del fuego y sus impactos, pues con frecuencia se desconoce cuántas veces se ha quemado determinada zona, y esta información es crucial para analizar el comportamiento de las especies vegetales que más resisten o que más se ven afectadas.

Para ello se han establecido más de 30 parcelas de monitoreo en reservas naturales y reservas de la sociedad civil, como el Parque Nacional Natural El Tuparro, las cuales permiten evaluar la mortalidad de árboles adultos y observar los cambios en la composición y estructura del bosque después de un incendio. “Por ejemplo, la mortalidad de árboles grandes crea claros que permiten una mayor entrada de luz solar, lo que favorece el crecimiento de especies inflamables y cambia la dinámica del ecosistema”, precisa la experta.

Para el estudio se recolectaron muestras de árboles, hojas, cortezas y ramas para analizar su resistencia al fuego. Aunque los resultados finales están en proceso, esta información ya es crucial para identificar especies clave para la restauración y el manejo forestal, fortaleciendo la resiliencia del ecosistema ante futuros incendios.

Bajo este ítem, el proyecto también sugiere crear viveros comunitarios para reproducir dichas especies, ya que “la participación de la comunidad es esencial en este proceso, no solo para plantar árboles, sino también para cuidarlos a largo plazo, lo que asegura el éxito de los esfuerzos de restauración, y además genera empleo a la localidad”, indica.

Todas estas estrategias se han construido en espacios participativos con la comunidad y están plasmadas en documentos de planeación departamental.

El proyecto “Biofuegos Vichada” trabaja en estrecha colaboración con diversas instituciones y actores locales como Corporinoquia, la Alcaldía, la Gobernación, empresas forestales, comunidades indígenas, el Ejército Nacional y el cuerpo de bomberos, quienes a través de talleres participativos buscan caracterizar la dinámica de los incendios forestales y generar todas estas estrategias colectivamente para reducirlos en pro del ecosistema y la comunidad.

Aves migratorias: estadística ofrece mayor precisión sobre el cambio en sus vuelos

 Estudios clásicos de esta disciplina no han considerado cómo cambia de principio a fin el vuelo de aves como el águila calva, ignorando variables como el clima, la presión o la humedad que influyen en él. Un experto en Estadística de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) mejoró y ajustó la metodología mediante una técnica llamada “puentes estocásticos”, y ahora no habría problema para tener en cuenta estos factores.

El desarrollo fue propuesto por el investigador Jhonier Sebastián Rangel Gutiérrez, magíster en Estadística de la UNAL, quien estimó los cambios que forman parte del concepto de volatibilidad, de una manera novedosa y más precisa que en las concepciones convencionales que analizan el fenómeno.

Para entender su propuesta es necesario comprender que los puentes estocásticos son modelos estadísticos que se utilizan en disciplinas como la matemática y la física para describir un proceso de inicio y fin, o sea cómo se comporta un fenómeno que tiene un valor fijo, en este caso el desplazamiento de un ave del punto A al punto B, y los cambios en su vuelo desde que parte.

Sin embargo, según el enfoque aplicado, el movimiento se puede medir mejor: con el clásico, llamado puente browniano, se mide el vuelo de las aves como una variable independiente, o sea estableciendo que su vuelo va cambiando por sí solo, mientras en el enfoque implementado de puentes brownianos fraccionarios se incluyen parámetros que permiten tener un panorama más amplio de lo que ocurre, como por ejemplo el viento, la presión o el clima.

Los enfoques brownianos deben su nombre al médico Robert Brown, reconocido por descubrir en el siglo XVIII el movimiento de agitación que tienen las partículas en el agua; sin embargo en su momento no pudo explicar el porqué del fenómeno y su estudio fue asumido por científicos como Albert Einstein y otros investigadores que fueron transformando su concepción.

Por otro lado, el tema de las aves migratorias es tanto fascinante como urgente para tener mejores planes de conservación de las especies, con una medición puntual de cómo está influyendo el cambio climático en sus trayectorias, algo que este modelo estadístico puede hacer de manera inédita y abierta al público.

En Colombia se registran 275 especies de aves migratorias, de las cuales 154 provienen de Norteamérica, lo que significa que este territorio es un punto estratégico para su vida y curso natural, pues de manera casi obligatoria deben sobrevolarlo y recorrerlo.

Según el experto, el modelo teórico y de simulación analiza las ecuaciones diferenciales, una parte de la matemática que describe cómo cambia una función en relación con una o más variables independientes; su objetivo principal es determinar el cambio, o sea que su carácter es estocástico.

Después del análisis se modelaron los cambios de las aves migratorias en el lenguaje de programación Rstudio, con un examen de lo que ya se había registrado en la literatura, como por ejemplo en estudios de 2021 sobre el águila calva, en los que el autor se percató de que cuando inicia su vuelo hay un cambio importante en el tránsito del movimiento que no está determinado por sí mismo.

Lo anterior se puede explicar de manera sencilla con el siguiente ejemplo proporcionado por el experto: “si ponemos 50 palomas en una caja, y a 10 m de distancia ponemos maíz, los movimientos de los animales no variarán mucho, pero si las sacamos de ahí su comportamiento será diferente, y eso es lo que ocurre con la volatibilidad de procesos estadísticos”.

Un concepto clave en el proceso es el índice de Hurst, parámetro estadístico que se mide con valores entre 0 y 1: los cercanos a 0 se toman como un evento poco predecible, y en el caso contrario como predecible o estimable. En el caso de las aves, incluirlo da luces sobre la dirección en que se mueven, o de si es más difícil seguir su trayectoria.

Además el investigador Rangel asegura que “el método estadístico también se puede aplicar al mundo bancario y financiero –de hecho es en el que más se ha implementado–, ya que ayuda a estimar el flujo de dinero que entra y sale cada día, por ejemplo del dólar; y también en el estudio de la cantidad de partículas que hay en una sustancia al mezclarla con algún químico, lo cual ocurre en la industria de las pinturas y los materiales, en la que se busca que la composición sea estable y duradera”.

El desarrollo y ajuste propuesto tienen una aplicabilidad muy grande y sería un primer paso para seguir contrarrestando el efecto que fenómenos como el cambio climático tienen en el medioambiente y en la vida de las aves migratorias, que son clave en el control de plagas en cada territorio

 Este trabajo contó con el apoyo del profesor Viswanathan Arunachalam, del Departamento de Estadística de la UNAL.

Residuos de peces sirven como materia prima para prometedor biofertilizante

 Investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira desarrollaron un fertilizante orgánico a partir de agallas y vísceras de pescado, una alternativa sostenible al uso de agroquímicos en la agricultura, elaborado como subproducto o resultado de la trasformación de dichos residuos en biometano.

En el Laboratorio de Investigaciones Ambientales, el Grupo de Investigación Prospectiva Ambiental de la UNAL Sede Palmira encontró en el fertilizante orgánico nutrientes como nitrógeno, fósforo, potasio y micronutrientes que mejoran las propiedades de los cultivos sin impactar la salud del suelo, lo cual representa una alternativa al uso de agroquímicos que pueden ser dañinos para el medioambiente.

Dicho producto, conocido como o biodigestato, se obtuvo de dos maneras: (i) mezclando los residuos de la pesca artesanal del Pacífico tumaqueño y los cultivos piscícolas, y (ii) de los desechos agrícolas de cacao y plátano en Arauca, con los cuales se obtiene biometano en las plantas de biogás instaladas en las Sedes Tumaco y Orinoquia de la UNAL.

Para evaluar la efectividad del fertilizante, las pruebas agronómicas se desarrollan en condiciones controladas con cultivos de maíz, en el invernadero de la Sede Palmira; “además contamos con la asesoría de instituciones de investigación internacionales, lo que refuerza la rigurosidad de nuestro proceso de evaluación”, informa la profesora Luz Stella Cadavid Rodríguez, directora del Grupo de Investigación Prospectiva Ambiental, quien destaca el impacto positivo que han notado en el crecimiento de las plantas y posiblemente en la calidad del suelo.

Una de las principales ventajas del producto es su naturaleza orgánica, pues por derivar de las agallas y vísceras del pescado no contiene contaminantes ni altos niveles de metales como ocurre con los productos tradicionales, por lo que se considera como una opción ambientalmente sostenible. Además, gracias a su composición biológica se estimula la actividad microbiana en el suelo, promoviendo procesos beneficiosos que lo mejoran en el tiempo.

Innovación y escalado del biofertilizante

El desarrollo de este fertilizante orgánico ha sido un trabajo coordinado en múltiples escalas. Inició en las instalaciones de la UNAL Sede Palmira con estudios de laboratorio, en donde utilizaron reactores de 1 litro para evaluar el potencial de la producción de biogás y biometano con residuos de pesca artesanal producidos por pescadores y mujeres concheras de Tumaco.

Los resultados permitieron escalar el proceso a una planta piloto instalada en la Sede Tumaco, lo que facilitó perfeccionar el desarrollo tecnológico y adaptarlo a condiciones reales de producción.

Además, como parte del macroproyecto “Fortalecimiento de las capacidades de investigación y desarrollo que promuevan la solución de problemáticas priorizadas en el sector acuícola en Arauca”, en el que también participan investigadores de las Sedes Bogotá, Medellín y Orinoquia en alianza con la Federación Colombiana de Acuicultores (Fedeacua), se instaló otra planta de biogás en la UNAL Sede Orinoquia, la cual funciona con paneles solares.

Allí producen biogás a partir del procesamiento de los residuos piscícolas de la producción de cachama mezclados con desechos agrícolas de cacao y plátano, productos que se dan ampliamente en esta zona del país.

“Organizamos talleres y programas de capacitación con 140 productores piscícolas locales en Arauca, cuya retroalimentación ha sido clave para mejorar la propuesta tecnológica respecto a la planta de biogás y fomentar la apropiación de estas innovaciones. Aspiramos a que esta tecnología sea adoptada ampliamente por los agricultores en todo el país, y estamos trabajando para que otras instituciones se sumen a la iniciativa”, agrega la académica.

En los próximos meses, el Grupo de Investigación Prospectiva Ambiental de la UNAL Sede Palmira espera obtener los resultados concluyentes de las evaluaciones agronómicas para planificar un escalado industrial y real del biofertilizante.

Estos análisis incluyen múltiples factores como el crecimiento de las plantas, la absorción de nutrientes y la mejora de las propiedades del suelo. Además, el impacto del fertilizante en la actividad microbiana del suelo y su capacidad para mejorar la retención de agua y su estructura.