La investigación estudió cómo obtener compuestos químicos de interés a partir de residuos de árboles del Gran Concepción mediante carbonización hidrotermal. El trabajo combinó experimentos de laboratorio, simulación molecular e inteligencia artificial.
Gerald Cifuentes finalizó su tesis en el Doctorado en Ciencias con mención en Biodiversidad y Biorecursos (DCBB) de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC), con una investigación que busca aprovechar los residuos de poda de árboles urbanos del Gran Concepción para obtener compuestos químicos de mayor valor.
Su trabajo, titulado: “Study on the Selective Production of Building-Block Molecules Obtained from the Liquor Generated by the Hydrothermal Carbonization of Urban Tree Prunings from the Concepción Metropolitan Area”, fue dirigido por la Dra. Laura Azócar y codirigido por la Dra. Maribet Gamboa.
La investigación exploró la transformación de estos residuos mediante carbonización hidrotermal, un proceso que utiliza agua a altas temperaturas y presión. El estudio se centró en recuperar compuestos fenólicos y furánicos presentes en la fracción líquida del proceso, que pueden servir como base para desarrollar productos químicos y materiales, como resinas.
Residuos urbanos como materia prima para nuevos productos
El Dr. Cifuentes caracterizó residuos de poda de distintas especies de árboles, diferenciando ramas y hojas según su composición química. Luego, realizó experimentos en los que modificó la temperatura, el pH y el tiempo de reacción para evaluar cómo estas variables influían en la formación de determinados compuestos.
En relación con lo anterior, uno de los resultados más importantes fue demostrar, a escala de laboratorio, que los residuos de poda urbana “pueden transformarse mediante carbonización hidrotermal para obtener compuestos químicos de interés, especialmente moléculas furánicas y fenólicas presentes en la fase líquida del proceso”, explicó el Dr. Gerald Cifuentes.
Los resultados mostraron que la producción de estos compuestos depende tanto de las condiciones del proceso como de las características de la materia prima. Además, el investigador utilizó simulación molecular para evaluar solventes de extracción e inteligencia artificial, mediante modelos Random Forest (algoritmo de árboles), para explorar relaciones entre la composición de la biomasa y la formación de compuestos fenólicos.
Entre las alternativas estudiadas, el acetato de etilo mostró resultados prometedores para recuperar las moléculas de interés. Sin embargo, todavía se requiere mejorar la selectividad de la extracción y validar los modelos de inteligencia artificial con más datos y ensayos experimentales.
Una investigación con proyección tecnológica
Durante su investigación, el Dr. Cifuentes también trabajó en el Deutsches Biomasseforschungszentrum (DBFZ), centro de investigación en biomasa situado en Alemania, donde realizó pruebas en un reactor de mayor capacidad. En esa etapa obtuvo una fase líquida con compuestos fenólicos de potencial interés para la industria de las resinas, un avance experimental que requiere nuevas evaluaciones antes de considerar una aplicación industrial.
Los resultados de la tesis contribuyeron, además, a la adjudicación de un proyecto de Valorización de la Investigación en la Universidad (VIU), de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), con el que busca continuar el desarrollo tecnológico de esta línea de trabajo. La iniciativa considera el aprovechamiento del hidrochar (material sólido carbonoso) y de la fracción líquida que contiene compuestos fenólicos.
Sobre esta proyección, señaló: “Para mí, lo más interesante es que la tesis no solo permitió obtener resultados científicos y generar publicaciones, sino también identificar rutas tecnológicas que vale la pena seguir investigando”.
El investigador destacó que esta línea de trabajo podría contribuir al desarrollo de una biorrefinería urbana, orientada a transformar residuos de poda en materias primas para obtener productos de mayor valor.
Sobre su experiencia en el DCBB, valoró la posibilidad de integrar distintas disciplinas en una misma investigación: “Mi trabajo combinó caracterización de biomasa, procesos de conversión química, simulación molecular e inteligencia artificial, y el enfoque del doctorado me permitió conectar todas esas áreas dentro de una misma investigación”, enfatizó.
Asimismo, reconoció los desafíos que enfrentó durante su formación y destacó el apoyo de los académicos, así como las oportunidades de colaboración que surgieron durante su formación. Sobre este proceso, reveló que “fue una etapa exigente, pero fundamental para mi formación como investigador y para proyectar los resultados de mi tesis hacia aplicaciones concretas”.
Con la finalización de su tesis doctoral, el Dr. Gerald Cifuentes, químico ambiental de la misma casa de estudios, cierra una etapa de formación e investigación en la UCSC y proyecta la continuidad de un trabajo que busca aportar nuevas alternativas para el aprovechamiento de la biomasa urbana del Gran Concepción.
