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Investigadores de España Construyen con Impresora 3D un Sensor para Detectar Contaminación de Suero Lácteo en Acuíferos

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El suero lácteo es un subproducto obtenido en la elaboración de queso, durante la coagulación de la leche

 Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y del estadounidense Instituto San Diego han desarrollado y demostrado la eficacia de un sensor cuyo soporte se ha construido con una impresora 3D e instalado dentro de un maletín portátil para detectar la concentración de suero lácteo en ríos y embalses.

“Los vertidos de un desecho del sector lácteo como el suero, tiene un impacto ambiental muy elevado. Es por ello que es necesario diseñar herramientas baratas y de sencillo uso para su detección en el propio río”, explica José S. Torrecilla, Profesor Titular e investigador del Departamento de Ingeniería Química y de Materiales de la UCM.

Con ese fin, Torrecilla y su equipo presentan los resultados de su sensor en Talanta, revista puntera del campo de la química analítica. Para probar su efectividad, los investigadores recogieron muestras de los ríos Guadarrama y Manzanares, de la Laguna de Mari Pascuala y del embalse de Valmayor, todas localizaciones madrileñas.

Los científicos disolvieron una muestra de estas aguas con el suero de oveja proporcionado por la fábrica vallisoletana Villalón de Campos S.L. en distintas concentraciones entre 0 y 20% en peso.

“Las muestras que se realizaron fueron medidas con el sensor que se quería testar, obteniendo espectros de fluorescencia. Con estos espectros se diseñaron los algoritmos caóticos para la estimación de las concentraciones de las disoluciones”, añade el investigador de la UCM.

Medición in situ

El sensor desarrollado se construyó con una impresora 3D en el CAI de Talleres de Asistencia a la Investigación de la UCM y está compuesto por una fuente de luz, una estructura, un espectrómetro y un ordenador. La fuente de luz LED ilumina la muestra de agua y excita algunas de sus moléculas, que como resultado emiten luz en distintas longitudes de onda.

Esta luz emitida, explica Torrecilla, es recogida por un espectrómetro que traduce esta emisión en un espectro numérico que puede ser tratado matemáticamente dentro del equipo informático.

Con esta herramienta, el precio de la operación se reduce hasta cinco veces y otra de sus ventajas es que “se puede usar en el propio rio para medir su concentración en suero sin trasladar las muestras al laboratorio”, destaca el químico.

A pesar de que la industria alimentaria ha conseguido darle nuevos usos a este desecho lácteo, todavía se sigue vertiendo en acuíferos, ocasionando problemas de contaminación en los recursos hídricos del país. Esta herramienta nace de la necesidad de paliar este problema y es una muestra de la versatilidad de las impresoras 3D.

 

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Girolando, la mejor alternativa para la producción lechera en climas cálidos

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Con una producción promedio de 5.000 litros de leche durante 305 días bajo el calor del clima tropical, estas terneras presentan una mayor resistencia y adaptación al entorno, lo que aumenta sus tasas de supervivencia. Estas cualidades las destacan en un país donde la cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %. Las terneras Girolando pueden producir en promedio 5.000 litros de leche durante 305 días en climas cálidos. Fotos: Felipe Argoty, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

En Colombia la producción lechera afronta una crisis marcada por los altos costos tanto de los insumos importados utilizados por la industria como de los alimentos concentrados para el ganado, además de factores como la tendencia al bajo consumo en el mercado y el encarecimiento de las tierras en zonas tradicionales de ganadería, entre otros, situación que ha obligado a los productores a buscar nuevas alternativas que permitan mantener la rentabilidad del negocio y reducir las pérdidas.

Foto. La cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %

Cerca del 80 % de la producción de leche proviene de animales con composición genuina en su genética, escenario en el que resaltan las terneras Girolando, una raza que toma y supera lo mejor del cruzamiento entre la productividad de la Holstein y la rusticidad de la Gyr, lo que les permite adaptarse a altas temperaturas, ser más tolerantes a parásitos y poderse pastorear en condiciones adversas, características que las convierten en la mejor opción para climas tropicales como los de Tolima, Valle del Cauca, Magdalena Medio y los Llanos Orientales y la Costa Caribe, en donde han demostrado un rendimiento superior.

En la industria lechera la etapa más crítica es la cría de las terneras, ya que es cuando los animales dependen de una adecuada alimentación y cuidados especiales para asegurar su supervivencia y óptimo desarrollo. Además de ser costosa, esta fase se asocia con altos índices de mortalidad, en particular por problemas de nutrición.

Ante este problema, durante su Maestría en Ciencias Agrarias en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el zootecnista Luis Felipe Argoty López evaluó mediante tres experimentos alternativas para mejorar la rentabilidad durante la cría, con dietas menos costosas pero con el aporte nutricional necesario para evitar problemas de crecimiento y desarrollo, clave en la crianza de reemplazo, cuando preparan a las terneras para que se conviertan en futuras vacas lecheras que renueven el hato y mantengan la productividad del sistema.

Foto. En Colombia cerca del 50 % de la producción de leche proviene de cruces de toros y cebús.

El Estudio

En la investigación se analizó el crecimiento y desarrollo ruminal (ingesta de alimento sólido) de 19 terneras Girolando F1 con edades entre 14 y 22 meses, en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias, municipio de Guacarí (Valle del Cauca).

Para el trabajo se hicieron 3 grupos de animales con sendos tratamientos. A los del primer grupo (grupo control) se le suministraron 4 litros de leche al día, repartidas en dos tomas, y concentrado comercial; al segundo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento experimental; y al tercer grupo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento comercial. A todos los tratamientos se les suministró pasto pangola y agua a voluntad.

Sobre el alimento experimental, el investigador explica que “hicimos ajustes dentro de la proteína, la pusimos un poco más disponible dentro de la dieta de las terneras, usamos soya, maíz, algunos cereales, premezclas, un promotor de crecimiento ruminal y lo que utilizan todos los alimentos concentrados, porque el reto era hacer un concentrado experimental similar en composición al comercial, pero con algunas mejoras”.

Foto. El estudio se realizó con 19 terneras en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias (Valle del Cauca)

También recolectó muestras de sangre cada 15 días, para analizar metabolitos como proteína, albúmina, globulinas, calcio, betahidroxibutirato (BHB) y cortisol. Así mismo evaluó parámetros biométricos como edad, peso, circunferencia, altura, ganancia de peso, consumo promedio y conversión alimenticia. Cada variable evaluada se analizó estadísticamente a través de un modelo mixto de medidas repetidas.

Aunque en la ganancia de peso los resultados no arrojaron diferencias significativas entre los tratamientos, entre muestreo sí las hubo y se evidenció que la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal.

También se evidenció que “la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal”.

Foto. Con la raza Girolando se puede obtener una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas

El investigador destaca que, “este indicador sugiere que las terneras están desarrollando su rumen de forma óptima, lo cual es esencial para una digestión eficiente, y en última instancia para su futura capacidad de producir leche”.

También se registraron bajos niveles de cortisol en la sangre, una hormona que se libera en respuesta al estrés y puede afectar el crecimiento y la salud general del animal. Altos niveles de este indican que las terneras están experimentando estrés, lo que puede influir negativamente en su sistema inmunológico y reducir su capacidad de aprovechar nutrientes, afectando el desarrollo del rumen y la futura producción de leche.

“Si logramos que más productores opten por razas como la Girolando, tendríamos una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas, cuya adaptación a nuestras condiciones es limitada”, anota el magíster.

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