ELABORACIÓN DE UN BIODIGESTOR PARA
PRODUCCIÓN DE UN BIOETANOL A PARTIR DE
RESIDUOS LIGNOCELULÓSICOS
DEVELOPMENT OF A BIODIGESTER FOR THE PRODUCTION
OF BIOETHANOL FROM LIGNOCELLULOSIC WASTE
José Rodrigo Rosario López
Tecnológico Nacional de México
Liliana Socorro Martínez
Tecnológico Nacional de México
Laura Alejandra Rosario López
Tecnológico Nacional de México
José Saldívar Garza
Tecnológico Nacional de México
Paula Rangel Oropeza
Tecnológico Nacional de México
pág. 16601
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i5.21064
Elaboración de un Biodigestor para Producción de un Bioetanol a partir de
Residuos Lignocelulósicos
José Rodrigo Rosario López1
jose.rl@matamoros.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0001-8936-2347
Tecnológico Nacional de México
México
Liliana Socorro Martínez
liliana.m@matamoros.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0002-6458-6541
Tecnológico Nacional de México
México
Laura Alejandra Rosario López
laura.rl@matamoros.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0009-6138-8663
Tecnológico Nacional de México
México
José Saldívar Garza
jose.sg@matamoros.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0005-7653-5532
Tecnológico Nacional de México
México
Paula Rangel Oropeza
paula.ro@matamoros.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0007-4027-3459
Tecnológico Nacional de México
México
RESUMEN
Actualmente, la principal fuente de energía en el mundo es la quema de combustibles fósiles. En los
últimos años los biocombustibles han tenido un mayor auge en cuestión de desarrollo de tecnología e
innovación (Casas et al., 2021). A continuación, se presentan los resultados obtenidos a partir de la
producción de bioetanol utilizando material lignocelulósico el cual, fue sometido a una fermentación
en estado sólido para producir un combustible renovable y así poder evaluar el potencial que tienen los
biocombustibles como fuente de energía limpia.
Palabras clave: combustible, biocombustible, bioetanol,lignocelulósico
1
Autor principal.
Correspondencia: jose.rl@matamoros.tecnm.mx
pág. 16602
Development of a Biodigester for the Production of Bioethanol from
Lignocellulosic Waste
ABSTRACT
Currently, the world´s main source of energy is the burning of fossil fuels. In recent years, however,
biofuels have gained greater prominence in terms of technological development and innovation (Casas
et al., 2021). The following are the results obtained from the production of bioethanol using
lignocellulosic material, which was subjected to solid-state fermentation to produce a renewable fuel
and thus evaluate the potential of biofuels as a source of clean energy.
Keywords: fuels, biofuels, bioethanol, lignocellulosic
Artículo recibido 20 octubre 2025
Aceptado para publicación: 15 noviembre 2025
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INTRODUCCIÓN
Durante la realización de este proyecto se utilizan residuos de poda de jardín, hojas de maíz y caña de
azúcar como material lignocelulósico para generar bioetanol. En México se considera continuar
consumiendo los combustibles fósiles hasta el año 2050 o 2060 (Alegría, 2023) por lo que la generación
de biocombustibles es necesaria para tratar de amortiguar el impacto negativo ambiental que se tiene
por el uso de los principales combustibles fósiles como lo son el petróleo, el carbón y el gas natural, de
los cuales el petróleo sigue siendo el más utilizado (Razo, 2023). Por desgracia, la generación de
energía renovable se ha estancado y se encuentra en los mismos niveles que en el 2021 (Nava, 2023).
Los biocombustibles provienen de la biomasa (fuente de energía renovable) o materia orgánica presente
en el planeta y se pueden clasificar en tres grupos siendo uno de ellos el bioetanol, un compuesto
químico que puede obtenerse a partir de la fermentación de los azúcares. La biomasa lignocelulósica es
una matriz compuesta principalmente por ésteres extraíbles, proteínas, carbohidratos, celulosa,
hemicelulosa, lignina y material mineral. La lignina residual proveniente del aprovechamiento de la
celulosa posee una alta densidad de energía por lo que puede ser utilizada en procesos térmicos o como
intermediaria para la obtención de productos químicos por lo que, la biomasa lignocelulósica con un
alto contenido de lignina es deseable para su uso en combustión y en la generación de electricidad, pero
también puede afectar negativamente el rendimiento de azúcares fermentables debido a que su
degradación es difícil (Vázquez, 2020). Existen microorganismos importantes en la producción de
biodiésel como lo es el hongo Trametes o Yesquero blanco peludo también conocido como de la
podredumbre blanca (Fungipedia, 2023). Este tipo de hongo es ideal para el pretratamiento de residuos
agroindustriales por fermentación en estado sólido y son importantes en el aumento de rendimiento y
eficiencia de la generación de biocombustibles como el bioetanol. La fermentación entendida como
cambios bioquímicos que tienen lugar en sustancias orgánicas como consecuencia de la actividad de
enzimas microbianas (Palazón, 2022). El biogás se obtiene de la descomposición de materia orgánica
y lignocelulósica mediante acción bacteriana y en condiciones anaeróbicas. En el proyecto, el
biodigestor juega un papel clave para su realización ya que siendo un recipiente herméticamente cerrado
para la descomposición de residuos orgánicos es necesario para obtener gas metano y fertilizantes
orgánicos (Conde y Martín, 2020).
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METODOLOGÍA
Materiales
Mechero, 32. 5 gramos de agar, agua destilada, 2 matraces Erlenmeyer de 500 ml, solución de cobre
anhidro, termómetro, embudo de vidrio, tubo condensador lineal, manguera hule látex, matraz de
destilación Engler de 500 ml, termómetro, 2 soportes universales, 2 abrazaderas, vaso de precipitado de
100 ml, vaso de precipitado de 1 lt, 20 cajas Petri esterilizadas, vidrio de reloj, probeta de 500 ml,
espátula-cuchara de laboratorio, agitador magnético y charola mechero de Fisher, encendedor, alcohol
al 70%, dispensador de agua manual, 3 recipientes uno de 25 lts con tapa, otro de 20 lts y uno de 500
ml, cinta teflón, cuchillo, taladro, sierra, adhesivo epóxico y llave para porta garrafón, ramas y hojas
secas de árboles, bagazo de caña y hojas secas de maíz, 2 vasos de precipitados de 1 lt, probeta, plancha
de calentamiento y balanza analítica.
Preparación
Todo el material es esterilizado, lavado previamente con agua destilada y secado con papel Kraft. En el
caso de la probeta, la espátula-cuchara y el agitador magnético son esterelizados solamente con alcohol
y se dejan secar durante 5 minutos. Una vez que están secos, se cubre solamente la boca de la probeta
con papel estraza mientras que la espátula-cuchara y el agitador magnético se cubren totalmente; luego
se coloca cinta para que no se caiga el papel. El resto de los materiales se envuelven con papel estraza
(a los matraces Erlenmeyer y al vaso de precipitados solamente se les cubre la boca, las cajas Petri y el
vidrio de reloj se cubren totalmente) y se meten a la autoclave a una temperatura de 121 °C (presión de
0.11 MPa aproximadamente) durante 40 minutos. A este material no se le remueve el papel estraza a
menos que se vaya a iniciar la preparación de los cultivos, ya que, de quitarlo, el material se contamina
y se tiene que realizar el proceso de esterilización nuevamente.
Desarrollo
Teniendo como objetivo la obtención de bioetanol a partir de la fermentación en estado sólido de
residuos lignocelulósicos inoculados por el hongo Trametes spp, el proyecto se realiza en tres etapas:
primera, obtención de cepa local de dicho hongo; segunda, se inoculan residuos lignocelulósicos con
hongos de la podredumbre marrón para su degradación y, tercera, se elabora un prototipo biodigestor a
pequeña escala para la obtención y almacenamiento del bioetanol.
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En la primera etapa se mezcla el agar con agua destilada y se agita con calentamiento, posteriormente
se vierte la sustancia en los 2 matraces Erlenmeyer y se esterilizan durante 15 minutos en la autoclave.
Una vez que se sacan y se dejan enfriar, se vierten 25 ml de la solución de agar en cada una de las cajas
Petri, dejando reposar la solución durante aproximadamente una hora a una temperatura de 25 grados
centígrados hasta su gelificación.
Se obtiene una muestra del hongo que pertenece a la especie Trametes y estando cerca de un mechero
para eliminar las bacterias en el medio ambiente, se hacen cuatro cortes perpendiculares en él con un
instrumento estéril y cada porción obtenida permite realizar un sembrado en cuatro cajas Petri. Con la
ayuda de un hisopo se efectúa el tallado de cada una de las paredes interiores de las partes cortadas para
recolectar trazas, después se hace un estriado suave en las cajas Petri y se colocan pequeñas trazas del
hongo encima. Al concluir con este procedimiento en todas las cajas Petri se ponen en un recipiente
expuesto a una temperatura de 25 grados centígrados y se dejan por 2 semanas. Por otro lado, se aplica
el proceso de fermentación alcohólica a la materia prima y se obtiene un biogás capturado con un
biodigestor integrado en dos secciones, la inferior que es un contenedor para la fermentación en estado
sólido y en la superior un condensador para convertir el gas recolectado en estado líquido. La materia
lignocelulósica se desinfecta y se vierte en los vasos de precipitados de 1 lt, se llenan de agua y se
calientan hasta hervir por 20 minutos. A continuación, se recolecta la materia lignocelulósica, se deja
secar por seis horas y se pesa, obteniendo un total de 1851.3 grs. Por otra parte, una vez que se obtiene
un crecimiento del hongo en las cajas Petri, se procede a inocularlo dentro del biodigestor sobre la
materia lignocelulósica. Para la inoculación del hongo se coloca la materia lignocelulósica en la sección
inferior del biodigestor, se agregan 500 ml de sulfato de cobre anhidro y se agrega la parte superior de
los cultivos. Posteriormente, se procede a cerrar el biodigestor y sellarlo, además de llenar con agua fría
la parte superior para dejarlo reposar durante dos semanas a una temperatura entre 20 y 28 grados
centígrados. Se espera que durante la segunda semana se genere el biogás en la sección inferior y una
vez que tiene líquido en la sección superior, se vacía a través de la llave.
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Figura 1. Cultivos para inoculación.
Figura 2. Biodigestor.
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Figura 3. Crecimiento del hongo en la materia lignocelulósica tras 2 semanas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuantificación del bioetanol
Una vez concluido el proceso de fermentación, se recolectaron 86 ml de bioetanol en la sección superior
del biodigestor. En la sección inferior se recolectaron 1.823 lt de líquido color verde oscuro. Como
resultado de la primera destilación, se obtuvieron 838 ml de un líquido semitransparente con presencia
de partículas suspendidas debido a que la destilación arrastró partículas orgánicas de la materia
lignocelulósica. Al líquido transparente se le realizó una destilación de la cual se obtuvieron finalmente
106 ml de bioetanol, producidos en la parte inferior del biodigestor. La cantidad total recolectada en el
biodigestor fue de 192 ml y el líquido sobrante fue de 1.631 lt. De acuerdo con la Tabla 1, el líquido
sobrante contenía partículas orgánicas provenientes de la materia lignocelulósica utilizada combinadas
con agua debido a la humedad generada dentro del biodigestor.
Tabla 1. Volúmenes obtenidos en el biodigestor
Volumen
Sección Superior
Sección Inferior
Total
Bioetanol (ml)
86
106
192
Sobrante (ml)
0
1631
1631
Total (ml)
1823
Rendimiento de bioetanol por materia lignocelulósica
Considerando los resultados mostrados en la Tabla 1, se deduce que se produjeron 103.71 ml de
bioetanol por cada kg de materia lignocelulósica utilizada.
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Determinación de la concentración
Para poder determinar el porcentaje en volumen del bioetanol sobre el volumen total obtenido, se utilizó
un alcoholímetro en escala de unidades de grados Gay/Lussac/Cartier y una probeta de 250 ml. Se
vaciaron 150 ml de bioetanol dentro de la probeta y se colocó el alcoholímetro adentro, evitando que
tocara las paredes de la probeta. Una vez pasados algunos segundos, se revisó el alcoholímetro para ver
el porcentaje de alcohol indicado. En la Figura 4 se muestra una imagen del cálculo de la concentración
del bioetanol. La concentración de bioetanol a la temperatura de 24 grados centígrados registrada en el
líquido al momento de la medición fue de 77.3%.
Figura 4. Cálculo de la concentración de bioetanol
Determinación de la densidad
Para poder determinar la densidad del bioetanol obtenido se utilizó el método del picnómetro con el uso
de una probeta de 100 ml. En la Figura 5 se observa cómo se determinó que el picnómetro tenía un
volumen de 51 ml.
Figura 5. Picnómetro utilizado
Una vez que se obtuvo el volumen del picnómetro, se realizó el cálculo de los pesos tal y como se
muestra en la Tabla 2.
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Tabla 2. Pesos obtenidos
Picnómetro
Peso (g)
Vacío
28.8055
Con agua
79.5281
Con bioetanol
72.7467
Con estos valores se realizó el cálculo de la densidad del agua y posteriormente, la densidad del
bioetanol extraído dando como resultado:
𝜌
𝑏𝑖𝑜𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙
= 0.8616
𝑔
/
𝑚𝑙
Espectro de absorción
Se irradia una muestra con luz a ciertas longitudes de onda de aproximadamente 200-800 nm para
obtener el espectro de absorción. La espectroscopia permite que al realizar la identificación se considere
como una huella dactilar de dicha sustancia por lo que se realizó una comparativa de los espectros de
absorción entre los de etanol a concentraciones de 70% y 95% con el bioetanol obtenido. La diferencia
se puede deber a las diferentes concentraciones y a que el etanol al 70% esté desnaturalizado con otras
sustancias.
Propiedades físicas y químicas del bioetanol
Una vez concluido el proyecto se obtuvieron como resultados los siguientes datos presentados en la
Tabla 3 que especifica las propiedades en el bioetanol obtenido.
Tabla 3. Propiedades físicas y químicas del bioetanol recolectado
Estado físico
Líquido
Color
Incoloro
Olor
Característico
pH
6
Inflamabilidad
Inflamable
Punto de ebullición
79°C
Solubilidad en agua
Completamente soluble
Densidad
0.8616 g/ml
Trabajo a futuro
Gracias a los resultados obtenidos, se ha identificado que es necesario realizar más pruebas en las que
uno de los objetivos sea minimizar la densidad del producto final. Básicamente, la presencia de agua en
el bioetanol fue la causante de una densidad mayor a la esperada.
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CONCLUSIONES
El objetivo del proyecto fue alcanzado obteniendo un buen porcentaje de rendimiento gracias a la
materia lignocelulósica utilizada. Las características físicas y químicas del bioetanol obtenido
mostraron que la aplicación de la fermentación en estado sólido es un buen método. Es importante
destacar que la elección de la materia lignocelulósica y el tipo de microorganismo tienen un gran
impacto en la calidad del producto obtenido. El biodigestor deberá ser construido con materiales
adecuados tomando en cuenta las necesidades y el ambiente en el que será utilizado. También es
importante que los hongos utilizados no muestren la presencia de microorganismos externos, así como
colocar los cultivos de hongos entre cada una de las capas de la materia lignocelulósica para que tengan
un buen crecimiento. Es necesario realizar todas las destilaciones necesarias hasta obtener una buena
concentración de bioetanol.
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