Equipo [CO₂NVERT] Alan Ángeles Peralta
El proyecto CO₂NVERT se desarrolló con el objetivo de diseñar un sistema capaz de capturar gases contaminantes del aire, como el dióxido de carbono (CO₂) y los óxidos no metálicos (SOₓ y NOₓ), para transformarlos en recursos útiles que enriquezcan el suelo y favorezcan el crecimiento de las plantas. Este enfoque busca mitigar los efectos del cambio climático y promover la sostenibilidad agrícola mediante la utilización de zeolitas funcionalizadas con monoetanolamina y la integración del micelio de Pleurotus ostreatus como agente biorremediador.
En la primera etapa, las zeolitas fueron activadas térmicamente e impregnadas con monoetanolamina y expuestas a gases provenientes de combustión. Se comprobó su capacidad de adsorción a través de cambios en el pH y la liberación de burbujas oscuras al contacto con agua destilada, lo que evidenció la captura de compuestos ácidos (gases).
En la segunda etapa, se evaluó el impacto en sistemas biológicos mediante cuatro grupos de experimentación en plantas de romero (Salvia rosmarinus)
En conclusión, los hallazgos confirman que el sistema propuesto tiene un alto potencial para reducir la contaminación atmosférica y transformar los gases en nutrientes aprovechables, con áreas de mejora para optimizar su integración en la agricultura.
The CO₂NVERT project was developed with the goal of designing a system capable of capturing air pollutants, such as carbon dioxide (CO₂) and non-metal oxides (SOₓ and NOₓ), to transform them into useful resources that enrich the soil and promote plant growth. This approach seeks to mitigate the effects of climate change and promote agricultural sustainability through the use of zeolites functionalized with monoethanolamine and the integration of Pleurotus ostreatus mycelium as a biological agent.
In the first stage, the zeolites were thermally activated, impregnated with monoethanolamine, and exposed to combustion gases. Their adsorption capacity was verified through changes in pH and the release of dark bubbles when in contact with distilled water, evidencing the capture of acidic compounds.
In the second stage, the impact on biological systems was evaluated using four groups of rosemary plants: control, with mycelium, with commercial fertilizer, and with impregnated zeolite exposed to gases. The results showed that the control group and the fertilizer group maintained stable growth; the plants with mycelium remained healthy, reinforcing its potential for bioremediation; while the plants with impregnated zeolite showed initial toxicity due to the high pH, indicating that a greater degree of gas capture is necessary to stabilize the material before applying it to the soil.
In tlatocayotl CO₂NVERT quinequi quitzacuilia ehecatl tlazolli (CO₂, SOₓ, NOₓ) ica zeolita ipan monoetanolamina huan micelio Pleurotus ostreatus. Ipan romero xochitl, in micelio huan fertilizante quipalehuizqueh; zan zeolita ohuaya quimicti, pampa pH huehueyac. Quimottilia hueyi tlatlepanitl para xochitlaliztli huan tlaltikpac cuali.
La contaminación atmosférica, causada en gran parte por gases como el dióxido de carbono (CO₂) y el dióxido de azufre (SO₂), representa uno de los mayores desafíos ambientales de nuestra era. Estos gases no solo contribuyen al cambio climático y la acidificación del suelo, sino que también afectan gravemente la salud humana y los ecosistemas. Ante este problema, surge la necesidad de desarrollar soluciones innovadoras y sostenibles que permitan mitigar sus efectos y aprovecharlos como recursos útiles.
Este proyecto tiene como objetivo principal diseñar y evaluar un sistema que capture gases contaminantes del aire, como el CO₂ y los óxidos de azufre y nitrógeno (SOx y NOₓ), utilizando zeolitas impregnadas con aminas. Una vez capturados, estos compuestos se integrarán en el sustrato junto con el micelio del hongo Ostra (Pleurotus ostreatus).
El micelio no realiza por sí mismo la conversión química directa de los gases, pero facilita su transformación en nutrientes a través de procesos enzimáticos y la interacción con microorganismos presentes en el suelo, generando formas como carbonatos, sulfatos y nitratos, que son aprovechables por las plantas.
De esta manera, el micelio cumple un papel esencial en la retención, distribución y biodisponibilidad de los compuestos, integrando sostenibilidad e innovación en un modelo práctico.
La metodología incluye la activación y preparación de materiales adsorbentes (como zeolitas), su exposición a gases contaminantes en condiciones simuladas y el análisis de su capacidad de captura.
Con este proyecto, se busca beneficiar al medio ambiente mediante la reducción de gases contaminantes en la atmósfera y la mejora de la fertilidad del suelo, lo que podría ser replicado a mayor escala en aplicaciones industriales y agrícolas. A nivel de investigación, el proyecto cumple con la intención inicial al demostrar que es posible transformar contaminantes en recursos útiles, mientras se generan conocimientos valiosos sobre el uso de materiales innovadores para la sostenibilidad.
Este trabajo, se fundamenta en el estudio de la adsorción de gases por materiales como las zeolitas y su funcionalización con aminas, procesos ampliamente documentados en investigaciones científicas recientes. La hipótesis plantea que, al emplear estos materiales en un sistema controlado, será posible capturar y reutilizar gases contaminantes para mitigar su impacto ambiental y mejorar la productividad agrícola.
La contaminación atmosférica, derivada de la emisión constante de gases como el dióxido de carbono (CO₂) y el dióxido de azufre (SO₂), se ha convertido en una de las principales amenazas para el equilibrio ambiental. Estos gases contribuyen al calentamiento global, la acidificación de suelos y cuerpos de agua, y problemas de salud en la población. A pesar de los esfuerzos por mitigar sus efectos, las soluciones actuales suelen ser costosas, complejas o no logran aprovechar los contaminantes como recursos útiles.
Este problema plantea la necesidad de desarrollar sistemas accesibles y sostenibles que no solo reduzcan la cantidad de estos gases en la atmósfera, sino que también los transformen en compuestos beneficiosos para la agricultura y el medio ambiente.
La contaminación atmosférica, causada principalmente por gases como el dióxido de carbono (CO₂) y el dióxido de azufre (SO₂), representa una amenaza crítica para la estabilidad climática y la salud ambiental. Estos gases no solo intensifican el cambio climático, sino que también degradan los suelos y reducen la productividad agrícola, afectando directamente a millones de personas que dependen de la tierra para subsistir. Este proyecto busca ofrecer una solución práctica y accesible que no solo mitigue estos efectos, sino que también convierte estos contaminantes en recursos útiles para la agricultura.
La investigación es relevante porque propone un sistema innovador capaz de capturar y transformar los gases contaminantes en nutrientes reutilizables para enriquecer suelos y fortalecer el crecimiento de plantas. Este enfoque es sostenible y podría beneficiar directamente a agricultores, comunidades rurales, empresas agrícolas y, en un plano más amplio, al medio ambiente. Además, al aprovechar materiales como las zeolitas impregnadas, el proyecto introduce tecnologías avanzadas en contextos cotidianos, facilitando su implementación a distintas escalas.
Los datos generados permitirán tomar decisiones informadas sobre la viabilidad de integrar estos sistemas en procesos agrícolas y urbanos, ayudando a reducir las emisiones contaminantes y a promover prácticas más sostenibles. Asimismo, el proyecto contribuye al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible relacionados con la acción climática (ODS 13), vida de ecosistemas terrestres (ODS 15) y producción y consumo responsables (ODS 12).
Esta investigación no sólo agrega valor al campo científico y tecnológico, sino que también fomenta la educación ambiental y la adopción de soluciones innovadoras para los problemas ambientales más urgentes de la actualidad. En un contexto de creciente preocupación por el cambio climático, el desarrollo de esta propuesta es fundamental para demostrar que es posible mitigar los impactos negativos de la contaminación y aprovechar sus subproductos en beneficio de la sociedad y el medio ambiente.
Al utilizar sistemas químicos y biológicos de captura y conversión de gases contaminantes como el CO2, SOx y NOx, será posible reducir la concentración de estos en el aire y transformarlos en nutrientes que mejoren la calidad de los suelos e impacten en beneficio de las plantas.
Desarrollar un sistema eficiente y sostenible que capture gases contaminantes del aire, como el dióxido de carbono (CO₂) y el dióxido de azufre (SO₂), para transformarlos en recursos reutilizables que mejoren la fertilidad del suelo y promuevan el crecimiento de las plantas, integrando innovación tecnológica y sostenibilidad ambiental.
13.ACCIÓN POR EL CLIMA
El cambio climático se debe a las actividades humanas y amenaza la vida en la Tierra tal como la conocemos. Con el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, el cambio climático evoluciona a un ritmo mucho más rápido de lo previsto. Sus efectos pueden ser devastadores y pueden provocar fenómenos meteorológicos extremos y cambiantes, así como la subida del nivel del mar.
De no controlarse, el cambio climático echará por tierra muchos de los avances logrados en materia de desarrollo en los últimos años. También provocará migraciones masivas que derivarán en inestabilidad y guerras.
Busca proteger y restablecer los ecosistemas terrestres, gestionar sosteniblemente los bosques, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras, y detener la pérdida de biodiversidad.
Los ecosistemas terrestres son vitales para el sostenimiento de la vida humana, contribuyen a más de la mitad del PIB mundial e incluyen diversos valores culturales, espirituales y económicos.
La técnica predominante para la captura de CO2 post-combustión es la adsorción química (CCA – Carbon Capture and Adsorption), comúnmente utilizando aminas líquidas (p. ej., monoetanolamina o MEA) que reaccionan de forma reversible con el CO2. Sin embargo, estos procesos son energéticamente intensivos debido a la alta temperatura requerida para regenerar el solvente.
En respuesta a estas limitaciones, la adsorción en sólidos porosos ha ganado tracción. Específicamente, las zeolitas son materiales conocidos por su alta porosidad y estabilidad térmica. La técnica de funcionalización de zeolitas con aminas (MEA en este caso) se ha establecido como un método eficaz para aumentar la selectividad y capacidad de captura de CO2 y otros gases ácidos a bajas concentraciones. No obstante, un desafío recurrente en la aplicación agrícola de estos adsorbentes es la toxicidad residual o el cambio de pH del material una vez saturado, lo que puede impactar negativamente en el ecosistema del suelo.
La conversión del carbono capturado en un producto útil se aborda a través de dos enfoques principales en la técnica actual:
Por su parte, la biorremediación del suelo mediante micelio de hongos (como Pleurotus ostreatus) es una técnica reconocida por su capacidad para degradar contaminantes orgánicos y, potencialmente, enriquecer el suelo con enzimas y materia orgánica. Sin embargo, su aplicación directa en la neutralización de residuos inorgánicos o de materiales con pH extremo (como zeolitas saturadas de gases ácidos) no está ampliamente documentada como un proceso integrado y optimizado en la cadena de captura.
La brecha tecnológica que el proyecto CO2NVERT busca cerrar reside en la integración eficiente de estas dos tecnologías. La técnica actual carece de un sistema unificado y sostenible que combine la captura de CO2/SOx/NOx con una estrategia de neutralización biológica (micelio) para transformar de manera segura los adsorbentes saturados en un enmienda de suelo nutritiva. El desafío específico, evidenciado por la no supervivencia de las plantas en la experimentación, es el control y la optimización del pH para garantizar la inocuidad y la eficacia agrícola del material tratado.
Materiales
Para el desarrollo y comprobación experimental del proyecto, se emplearon los siguientes materiales:
Procedimiento
El proyecto se desarrolló en las siguientes etapas, empleando técnicas que garantizan la validez de los resultados obtenidos:
Etapa 1: Activación de la Zeolita
Etapa 2: Impregnación con Monoetanolamina
Etapa 3: Exposición a Gases Contaminantes
Etapa 4: Sustrato para Micelio
Preparación del sustrato: Se mezcló aserrín y fibra vegetal con agua hasta alcanzar 60–65% de humedad, ajustando el pH a ~6.5.
Esterilización/pasteurización: El sustrato húmedo se trató en una vaporera a 80-85 °C por 4 hrs y se dejó enfriar antes de inocular.
Inoculación: Se incorporó micelio de hongo Pleurotus ostreatus en proporción 5–10% p/p y se mezcló homogéneamente.
Incubación: El sustrato inoculado se colocó en bolsas con ventilación y se mantuvo a 22–26 °C durante 10–21 días, hasta observar colonización blanca.
Integración al experimento: El sustrato colonizado se colocó como capa intermedia en las macetas de prueba, cubierto por tierra, para evaluar su efecto en la biodisponibilidad de nutrientes.
Diseño experimental para la integración
Plantas y grupos (12 total):
Etapa 6: Medición de pH y Análisis de Resultados
Zeolita sin impregnar (control).
Zeolita impregnada.
Zeolita impregnada expuesta al humo.
Este proyecto demostró que es posible capturar gases contaminantes, como el dióxido de carbono (CO2) y el dióxido de azufre (SO2), utilizando zeolitas funcionalizadas con monoetanolamina. Los resultados obtenidos mostraron que el material preparado interactuó con gases ácidos presentes en el humo de combustión, evidenciado por los cambios en el pH y la liberación de gases atrapados al contacto con agua.
Los objetivos planteados inicialmente se cumplieron, ya que se logró:
Durante el experimento, se observó que el material preparado no solo adsorbió gases, sino que también mostró una capacidad residual para seguir operando, lo que sugiere que es posible emplearlo en aplicaciones prolongadas. Sin embargo, también se identificaron áreas de mejora, como la sensibilidad a la humedad y la interferencia de partículas sólidas del humo, las cuales podrían optimizarse en futuras fases del proyecto.
Este trabajo aportó una solución práctica y sostenible para la mitigación de la contaminación atmosférica y tienen potenciales de demostrar que los gases capturados pueden transformarse en recursos útiles para la agricultura, alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Además, se adquirió un conocimiento más profundo sobre la funcionalización de las zeolitas y su capacidad para capturar gases en condiciones reales.
En conclusión, se confirma que la hipótesis planteada fue correcta. La zeolita funcionalizada con amina puede ser utilizada como un filtro eficiente para gases contaminantes, y su aplicación tiene un gran potencial en sistemas sostenibles y económicos para la protección ambiental.
Además de comprobar la capacidad de la zeolita funcionalizada con monoetanolamina para capturar gases contaminantes, las pruebas con plantas permitieron observar el impacto real de estos materiales en un sistema biológico:
El grupo control validó que las condiciones de cultivo eran adecuadas.
El grupo con micelio mostró compatibilidad y estabilidad inicial, lo que refuerza su potencial como aliado biológico en procesos de biorremediación.
El grupo con fertilizante comercial sirvió como punto de comparación positivo.
El grupo con zeolita impregnada y gases mostró efectos tóxicos iniciales, lo cual indica que es necesario incrementar la cantidad de gases capturados para estabilizar el pH cercano a 7 antes de su aplicación al sustrato, de manera que se conviertan en nutrientes útiles y no en compuestos dañinos.
Este resultado no invalida la hipótesis, sino que confirma el potencial del sistema y señala la necesidad de optimizar su integración con organismos vivos. En conjunto, el proyecto demostró que la combinación de métodos químicos (zeolitas impregnadas) y biológicos (micelio de Pleurotus ostreatus) ofrece un enfoque innovador para reducir la contaminación atmosférica y reutilizar los contaminantes como insumos agrícolas.
En conclusión, se confirma la viabilidad del modelo CO₂NVERT como propuesta sostenible que integra ciencia, medio ambiente y agricultura, con un margen amplio para seguir perfeccionándose en fases futuras.
