XII SIMPOSIO DE AVANCES DE TESIS DE POSGRADO EN CIENCIAS AMBIENTALES
Actividad estudiantil
“De estudiantes para estudiantes: experiencias para sobrevivir al posgrado y no morir en el intento”
Sesión de consultas, avances de tesis de estudiantes del Doctorado en Ciencias Ambientales
Modalidad ponencia
Análisis comparativo de las características de la lignina del bagazo de agave extraída con dos tratamientos diferentes
Lilia Chizelt Meza-Maytorena1, Héctor Arturo Ruiz-Leza2, César Nieto-Delgado1, Vladimir Alonso Escobar-Barrios3, Fátima Pérez-Rodríguez4 & Felipe Alatriste-Mondragón1
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.
2Grupo de Biorrefinería, Departamento de Investigación en Alimentos, Universidad Autónoma de Coahuila.
3División de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.
4Nanomateriales Químicos Avanzados S.A. de C.V., Apodaca Nuevo León.
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
El bagazo de agave es el residuo lignocelulósico sólido que se obtiene después de la producción del tequila. Su disposición final es problemática debido a los grandes volúmenes generados (550,000 ton/año, 2021). Sin embargo, es un residuo con potencial para obtener productos de alto valor agregado como la lignina. La lignina es uno de los biopolímeros más abundante en la Tierra. Está compuesto por una variedad de monómeros aromáticos y representa una fuente prometedora de nuevos materiales como hidrogeles, adhesivos, resinas, espumas, etc. Dentro de los principales tratamientos utilizados para extraer lignina se encuentran los tratamientos de peróxido de hidrógeno alcalino (PHA) y organosolv alcalino (OA). El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto de los tratamientos PHA y OA en la extracción y recuperación de lignina del bagazo de agave. Para ello ambos tratamientos fueron optimizados en cuanto a la extracción y recuperación de lignina. Con la finalidad de realizar una comparación entre ambas ligninas, éstas fueron caracterizadas mediante diversas técnicas analíticas para determinar su nivel de pureza (NREL), grupos funcionales (FTIR) y comportamiento térmico (TGA). El tratamiento de PHA logró extraer el 50 % de lignina y recuperar 0.027 g Lignina extraída/g lignina inicial. Por otra parte, con el tratamiento de OA el 91.5 % de lignina fue extraído y 0.27 g lignina extraída/g lignina inicial fueron recuperados. Las ligninas obtenidas con PHA y OA presentaron una pureza del 79.24 y 75 %, respectivamente. Una característica particular de la lignina PHA es que presentó una cantidad menor de grupos funcionales correspondientes al anillo aromático comparada con la lignina OA, debido a que durante el tratamiento con PHA se rompe la estructura del anillo aromático. Por otro lado, las temperaturas térmicas de degradación inicial fueron de 178 °C para lignina PHA y 165 °C para lignina OA. Finalmente, se está estudiando la posibilidad de emplear la lignina OA como biosorbente en la elaboración de hidrogeles para encapsular plaguicidas. Se espera que la lignina incremente la eficiencia de encapsulación del plaguicida. Esto a su vez, podría permitir un mejor control de los perfiles de liberación del plaguicida al ambiente.
Recuperación y caracterización de microcelulosa de bagazo de agave dentro de un concepto de biorrefinería: una alternativa para la elaboración de compositos poliméricos para su aplicación en la industria automotriz
TEQUILA PA’ TI, BAGAZO PA’ MI BIORREFINERÍA.
Dendera Munguía-Aguilar*1; Vladimir Alonso Escobar Barrios2; Héctor Arturo Ruiz-Leza3; Elías Razo-Flores1; Cesar Nieto-Delgado1; Edith Marleny Camarena-Chamorro4 & Felipe Alatriste-Mondragón*1
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C.
2División de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C.
3Grupo de Biorrefinería, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila, México.
4Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad de Colombia, Antioquia, Medellín, Colombia.
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
El uso desmedido de recursos naturales, el aumento de la población y las consecuencias del cambio climático, han originado un gran interés en el desarrollo de la economía circular. Dentro de este modelo económico, las biorrefinerías de biomasa lignocelulósica son un elemento clave, ya que permiten el procesamiento sostenible de la biomasa para la obtención de un amplio espectro de productos comercializables y bioenergía. El bagazo de Agave tequilana Weber var. Azul es un residuo agroindustrial con un alto potencial para ser empleado como materia prima de una biorrefinería, debido a que se desechan grandes cantidades y a su composición química, celulosa amorfa y microcelulosa, hemicelulosa y lignina. La microcelulosa (20-45% p/p) es un subproducto de alto valor agregado que puede aprovecharse en múltiples aplicaciones a nivel industrial. Con base en lo anterior, el objetivo de la primera parte de mi investigación fue obtener y caracterizar la microcelulosa de bagazo de agave empleando un proceso secuencial de tres tratamientos, todo esto en un esquema de biorrefinería. Una vez recuperada la microcelulosa, se evaluará su uso como material de refuerzo para elaborar compositos poliméricos para su aplicación en la industria automotriz. En la primera parte de la presentación se mostrarán y discutirán los resultados obtenidos de la caracterización y recuperación de microcelulosa de bagazo de agave. Posteriormente, se presentarán los resultados preliminares de la elaboración de compositos poliméricos, evaluando dos matrices poliméricas diferentes: polipropileno y polietileno.
Conferencia plenaria
Exploring the potential of gut microbiomes from phytophagous insects for biotechnological applications
Guillermina Hernández-Raquet
Research Director. French National Research Institute for Agriculture, Food and Environment (DR-INRAE). Toulouse, France
Abstract
The bioconversion of residual lignocellulosic biomass into energy and synthons of industrial interest is a current concern to reduce dependence on the fossil energy. On the other hand, over millions of years, living organisms have optimized the digestion of a wide variety of substrates, including lignocellulosic biomass, resulting in highly efficient systems. Many insects feeding on plant material benefit on a symbiotic relationship with bacterial populations living in their digestive tracts, which enables them to degrade lignocellulosic biomass. The study of the original strategies implemented in insects’ guts would be of interest to improve biomass conversion in industrial processes. This study aimed to characterize the microbial and enzymatic consortia that allow efficient lignocellulosic degradation. To this end, the digestive microbiomes of insects belonging to several orders were studied in batch bioreactors, under physicochemical conditions similar to those found in their original environment. Their capacity to degrade a lignocellulosic substrate (wheat straw) and the characterization of their phylogenetic and enzymatic diversity made it possible to select the most efficient insects. The microbiomes of the selected insects were successfully maintained in bioreactors and their strategy for lignocellulose degradation was monitored dynamically in successive fed-batch bioreactors. Such information is essential to understand the mechanisms governing lignocellulose deconstruction. Here, we review and critically discuss the main approaches and findings on microbial consortia derived from insect gut microbiomes for lignocellulose transformation for biotechnological applications.
Sesión de consultas, avances de tesis de estudiantes del Doctorado en Ciencias Ambientales
Modalidad ponencia
Las costras biológicas del suelo de la reserva de la biosfera Mapimí: una caracterización taxonómica y funcional
El lado oscuro del desierto
Karen Elizabeth Nuñez Solano1, Elisabeth Huber-Sannwald1, Lina Raquel Riego-Ruiz2, Nguyen Esmeralda López-Lozano1, Matthew Alan Bowker3 & Jesús Israel Morales Jimenez1
1 División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica.
2 División de Biología Molecular, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica.
3 School of Forestry, Northern Arizona University, USA
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
Las costras biológicas del suelo (biocostras) forman diversas comunidades de cianobacterias, líquenes y briofitas en la superficie del suelo; son componentes clave de muchos ecosistemas áridos y semiáridos en todo el mundo. En México, aproximadamente el 60% del territorio corresponde a zonas áridas y semiáridas, siendo el desierto chihuahuense el de mayor tamaño y considerado como uno de los más diversos en el mundo. En el corazón del desierto Chihuahuense en México, vastas franjas de biocostra cubren cientos de hectáreas de matorrales desérticos y pastizales halófilos en la Reserva de la Biosfera de Mapimí. Este trabajo está dividido en tres capítulos, en los cuales se busca entender la distribución y la composición de las biocostras, a diferentes escalas, partiendo de la más pequeña que es el parche de las diversas plantas vasculares hasta llegar a la escala de paisaje. Exploramos la relación que tienen las biocostras con diversos factores como lo son, diferentes tipos de vegetación, propiedades fisicoquímicas del suelo, interacciones ecológicas a nivel microbiano, así como su interacción con diferentes herbívoros que habitan en la reserva. Los resultados preliminares muestran qué hay factores ambientales que están afectando directamente la composición y la diversidad, pero, sobre todo tiene un efecto significativo en las interacciones ecológicas específicas de cada biocostra.
Efecto combinado de estrés hídrico y térmico en tres especies de salvia del Estado de San Luis Potosí.
¿Lograrán sobrevivir las Salvias de zonas áridas al cambio climático?
Ana Laura Sepúlveda Cuellar1, Joel Flores Rivas 1, Elihú Bautista Redonda2, Laura Yáñez Espinosa3, Ernesto Badano1 & David Douterlunge1
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C.
2División de Biología Molecular, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica A.C.
3Instituto de Investigación de Zonas Desérticas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México.
Doctorado en Ciencias Ambientale
Resumen
El establecimiento exitoso de las plantas está dado por adaptaciones que han desarrollado con el paso del tiempo. Sin embargo, según el último informe del IPCC se prevé un aumento de temperatura de 2 a 5 °C y cambios en la precipitación provocando afectaciones a las especies vegetales. El genero Salvia es uno de los más abundantes del mundo y tiene alta importancia ecológica y económica. Para este estudio se eligieron las especies S. pennelli, S. chamaedryoides y S. reflexa y se evaluó su tolerancia al aumento de temperatura y sequía en semillas y en plantas adultas. Se observaron estructuras anatómicas que ayudan al proceso de germinación (traqueoides, mucílago, macroesclereidas), además de diferentes respuestas entre especies ante condiciones estresantes. La especie más tolerante fue S. reflexa, logrando germinar aún en presencia de ambos tipos de estrés; S. pennellii no tolera altas temperaturas pero tiene una alta recuperación y S. chamaedryoides se inhibe completamente con un aumento de temperatura, pero logra germinar aun con una sequía severa. En el caso de las plantas adultas de S. reflexa se observó una disminución en la eficiencia fotosintética del PSII y tasa de transporte de electrones, relacionada con cambios en el ancho de las hojas por pérdida de parénquima en empalizada y parénquima esponjoso. También se observó una disminución en el contenido relativo de agua, disminución en peso seco y fresco, así como tejido de colénquima y parénquima esponjoso colapsado en tallo conforme aumenta la sequía. Además se encontró una disminución de compuestos volátiles conforme va aumentando la sequía, además de que en cada uno de los tratamientos se encontraron metabolitos secundarios específicos. Existe una coincidencia de cinco metabolitos en los tratamientos de sequía moderada y severa, por lo que se sugiere que pueden ser los encargados de ayudar a la planta a tolerar el estrés. Este tipo de resultados nos ayuda a comprender cuales podrían ser las respuestas de plantas de especies de Salvia en escenarios futuros.
Alteración de los patrones de precipitación y su efecto en la diversidad de una comunidad de plantas gipsófilas
Alteración en los patrones de lluvia vemos, efectos en las plantas del desierto no sabemos
Alexa Vargas-Colin1*, Joel Flores1, David Douterlungne1, Rosa Romo2, Laura Yáñez3, Arantzazu Luzuriaga4
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C. *alexa.vargas@ipicyt.edu.mx
2Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara.
3Instituto de Investigación de Zonas Desérticas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí.
4Departamento de Biología y Geología, Física y Química Inorgánica, Universidad Rey Juan Carlos.
Doctorado en Ciencias Ambientales
Al sur del Desierto Chihuahuense, en la región del Altiplano Potosino, se encuentran comunidades de plantas gipsófilas. Este tipo de plantas cuentan con las adaptaciones necesarias para germinar y establecerse en suelos con alto contenido de yeso. A pesar de estar altamente estudiadas en diferentes regiones del mundo, en México, el conocimiento de estas comunidades es limitado. La estructura y composición de las comunidades vegetales de las zonas áridas están moduladas por múltiples factores; entre los más relevantes se encuentra la disponibilidad de agua dada por la precipitación. Sin embargo, se prevén alteraciones en los patrones de lluvia en su distribución y cantidad a causa del cambio climático. El objetivo de este estudio fue determinar el efecto de la alteración en los patrones de precipitación, tanto en su distribución dentro de la temporada de lluvias como en la cantidad, sobre la diversidad taxonómica, funcional y filogenética de una comunidad de plantas gipsófilas del Altiplano Potosino. Mediante un experimento en invernadero, se tomaron fragmentos de suelo en campo que contienen el banco de semillas de la comunidad gipsófila y se colocaron en macetas. Los tratamientos involucraron a la temporalidad (lluvias tempranas, lluvias típicas y lluvias tardías) y cantidad de precipitación (100 % y 50 %) en un diseño ortogonal (seis tratamientos). Como resultado se observó que el escenario de 50 % disminuyó drásticamente la riqueza y diversidad de especies en las comunidades, además de producir cambios en la composición. La excepción a este resultado fue la temporalidad tardía que conservó su riqueza y diversidad similar tanto en condiciones de sequía como de lluvia promedio. Se observaron efectos significativos de los tratamientos de temporalidad sobre la diversidad funcional y filogenética. En condiciones de lluvias típicas y tardías se observó alta diversidad funcional (con respecto al área foliar específica), mientras que la diversidad filogenética disminuyó ante las lluvias tardías. En conclusión, este estudio constituye una de las primeras evidencias experimentales sobre el efecto de las lluvias tardías de reducir el impacto de la disminución de la precipitación, sobre la diversidad taxonómica y funcional en las comunidades de plantas gipsófilas del Altiplano Potosino.
Aplicación de estrategias de control en la fermentación oscura: efecto en la producción de hidrógeno, ácidos carboxílicos y comunidades microbianas.
Hidrógeno verde obtenido por fermentación oscura: Una alternativa energética sostenible
José de Jesús Montoya Rosales
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
La fermentación oscura se ha posicionado como la biotecnología más importante para producir hidrógeno (H2) verde. Este proceso permite, por un lado, el tratamiento de efluentes y valorización de biomasa residual y, por el otro, la producción de energía en forma de H2 y compuestos líquidos de valor agregado como son algunos ácidos carboxílicos (acetato, butirato, lactato, propionato, entre otros), todo esto en un esquema de transición energética. Sin embargo, a pesar de ser altamente prometedora la obtención de energía a partir de esta vía, en la actualidad han aumentado los esfuerzos de investigación relacionados con diversos aspectos de la fermentación que aún son necesarios mejorar y estudiar a profundidad, tales como 1) selección y pretratamiento de biomasa con alto contenido de carbohidratos, 2) selección adecuada de condiciones operacionales como pH, temperatura, concentración de biomasa, tiempo de retención hidráulico, (TRH) 3) selección y mantenimiento de consorcios microbianos productores de H2. En esta presentación se presentan resultados del efecto de diferentes estrategias de control de la fermentación oscura sobre i) la velocidad y el rendimiento de la producción de hidrógeno en reactores continuos y ii) las comunidades microbianas desarrolladas
Efecto de compuestos organoclorados y parásitos haemosporidios en el éxito reproductivo y estrés fisiológico de tres especies de aves
La vida entre parásitos y agroquímicos, ¿es tan estresante que las aves deciden no tener hijos o no logran sacarlos adelante?
Ma. Guadalupe Ruiz Garcia1; Leonardo Chapa Vargas1; Jaime Rendon Von Osten2; Javier Salgado Ortiz3; David Douterlugne Rotsaert1
1División de Ciencias Ambientales, Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.
2EPOMEX, Universidad Autónoma de Campeche.
3Laboratorio de Ornitología de la Facultad de Biología de Michoacán.
Doctorado en Ciencias Ambientales
Resumen
Las poblaciones que interactúan en un ecosistema en un mundo cambiante deben ser estudiadas a fondo, ya que cada una desempeña un papel importante y provee servicios ecosistémicos diferentes. Los agroecosistemas son un ecosistema artificial que va en incremento mundialmente debido a la demanda de alimento y artículos por parte de una población humana en crecimiento. Por otra parte el éxito reproductivo de organismos como las aves dentro de estos ecosistemas puede verse afectado bajo muchas condiciones estresantes que ahí coexisten, como efectos de borde, parasitismo, contaminación agroquímica, entre otros, afectando su condición corporal, y su salud en general para sacar adelante sus nidadas, para finalmente tener consecuencias como disminución significativa de sus poblaciones. En esta investigación, evaluamos condiciones de salud como estrés crónico, condición corporal, parasitismo y bioacumulación de agroquímicos organoclorados en aves que habitan y se reproducen en un sitio agrícola, así como también describimos y evaluamos parámetros de su éxito reproductivo como Tamaño de nidada, Tasa diaria de supervivencia, éxito de eclosión, variación entre años. En los primeros resultados, observamos una bioacumulación por compuestos organoclorados muy alta, un bajo éxito reproductivo en general y bajo parasitismo. Al parecer algunos resultados inesperados pueden deberse a cambios climáticos pero es necesario ampliar el estudio considerando más factores existentes.
Conferencia plenaria de clausura
“Nuestro destino en alas de insecto”
Dra. Cisteil Xinum Pérez Hernández
Investigadora posdoctoral. Facultad de Biología, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Resumen
La lista mundial de insectos conocidos se acerca a 1 millón 54 mil especies, lo que equivale a dos tercios de toda la biota descubierta. En años recientes, distintos especialistas calculan que han desaparecido de 5 a 10 por ciento de las especies de insectos en los últimos tres siglos, un porcentaje mucho mayor al de vertebrados y plantas; se estima que otro 40 por ciento (cerca de 600 mil especies) habrá tenido la misma suerte antes de alcanzar la primera mitad del siglo XXI. Cada vez es más difícil encontrar insectos en jardines, campos y selvas; incluso en áreas naturales protegidas. Estamos perdiendo poblaciones y especies enteras a un ritmo mayor al que los ecosistemas pueden adaptarse. En el otro extremo, las poblaciones de insectos que afectan de forma negativa a las comunidades humanas (e.g. vectores de enfermedades, plagas de cultivos, etc.) están incrementando sus áreas de distribución y ocupando los vacíos que quedan al desaparecer las especies nativas. En esta conferencia se discutirá acerca de cómo estamos siendo espectadores y causantes de una extinción masiva, constante y silenciosa de insectos a nivel mundial. La desaparición de la entomofauna nativa implica la pérdida de las actividades que realizan y que son indispensables tanto para el funcionamiento de los ecosistemas terrestres como por sus contribuciones positivas para las comunidades humanas (antes llamadas servicios ecosistémicos), por lo que es imperante reconocer que la calidad de vida de las generaciones humanas actuales y el futuro de las que vienen dependen de la persistencia y la salud de estos seres alados.
Premiaciones
Clausura del Evento
Dra. Elisabeth Huber-Sannwald
Jefa de la DCA