Por José Luz Nicacio González Cervantes y Domancar Orona Tamayo (Ciatec)
Los residuos agroindustriales han sido objeto de gran atención en todo el mundo, debido a que algunos de sus componentes pueden ser materia prima de alto valor comercial para generar diversos productos industriales. Hoy en día, esta situación sigue prevaleciendo y la generación de residuos aumenta cada año.
Se conoce como biomasa a la cantidad de residuos de origen orgánico, vegetal, animal y desechos susceptibles de ser aprovechados para proporcionar un alto valor agregado a los diferentes materiales provenientes de la agricultura, el procesamiento de alimentos y la industria alcohólica. La transformación de estos residuos, inicialmente, fue para la elaboración de biocombustibles y bioenergía, buscando tener fuentes alternativas que sustituyeran a los combustibles fósiles, debido a su gran capacidad de contaminación y contribución notable en el cambio climático.
Sin embargo, la biomasa no se aprovecha del todo y, por lo tanto, es aquí donde el término “biorrefineria” entra en juego, ya que con el uso de diversas ciencias, en particular la biotecnología, podemos obtener un mayor potencial de los residuos para su aprovechamiento en la producción de energía, bioplásticos, obtención de biomoléculas con actividad de uso potencial en la medicina, los alimentos y la cosmética, los cuales globalmente generan miles de millones de dólares en las industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica.
El valor agregado de los residuos y sus aplicaciones
El aprovechamiento de los residuos agroindustriales nos permite la generación de productos con un valor agregado económico adicional al original; por ejemplo, en un cultivo de trigo la obtención del grano sería el principal producto, pero el aprovechamiento de sus residuos genera un ingreso económico agregado.
En ese sentido, las semillas como girasol, canola, maíz, oliva, uva, utilizadas para la obtención de aceite, generan grandes cantidades de pastas de prensado, que contienen diferentes compuestos bioactivos como son proteínas, compuestos fenólicos, péptidos, aminoácidos, pigmentos y fibra. Estos compuestos bioactivos se pueden obtener por métodos específicos y mantener su actividad biológica, así como su capacidad antioxidante, su actividad antimicrobiana y antihipertensiva, inclusive.
Se conoce que proteínas derivadas de pastas de semillas de chía contienen una diversidad de péptidos bioactivos con actividades antioxidantes, anticancerígenas, antihipertensivas y antidiabéticas; tales péptidos pueden ser utilizados por personas que padecen alguna enfermedad y, al ingerir estos biofarmacos, no se generan efectos secundarios a la salud como lo provocan los fármacos sintéticos.
Del mismo modo, de la mayoría de estas pastas se han extraído diversos compuestos antioxidantes con propiedades antimicroabianas utilizados en la industria panificadora para evitar la proliferación de hongos y bacterias, y también en la industria cárnica para controlar la rancidez de los ácidos grasos de las carnes.
Por otro lado, también las pastas son utilizadas para la formulación de harinas para animales, ya que muchas de ellas contienen omegas remanentes que son de alta nutrición para el ganado vacuno, el caprino y el cardumen pesquero. La obtención de pigmentos de estos materiales es muy utilizada: por ejemplo, se pueden obtener pigmentos como carotenoides, antocianinas y melanina que son muy utilizados en la industria cosmética en productos como geles hidratantes, cremas, maquillajes fotoprotectores y antioxidantes, mientras que en la industria alimentaria otorgan color a diversos alimentos y son antioxidantes que evitan la rancidez de grasas.
México es uno de los principales países agrícolas del mundo; su diversidad agrícola es basta y, por lo tanto, se genera una gran cantidad de residuos como esquilmos de maíz, pata de trigo y sorgo, materiales con alta proporción de celulosa que pueden ser utilizados con una matriz polimérica para elaborar bioplásticos con aplicación en la industria automotriz; asimismo, los mismos son utilizados en industrias que elaboran platos desechables con propiedades biodegradables en poco tiempo y que son de gran ayuda en diversos ambientes. La industria textil los utiliza para reforzar diversos materiales como chalecos antibalas, principalmente.
Además, estos residuos pueden utilizarse para la generación de energía solida o pellets energéticos que pueden producir una capacidad calorífica mayor a la del gas butano; el nivel de contaminación por la combustión de esta energía solida es mínimo, reduciendo la emisión de gases contaminantes a la atmosfera.
Valor comercial de los productos con valor agregado
En la actualidad, las diferentes industrias están cada vez más en la mira debido a la gran cantidad de contaminantes que generan al medio ambiente; se propone que las empresas tengan una gestión integral de sus residuos basada en la idea de economía circular para explotar recursos renovables conjuntamente con el concepto de biorrefinería y el enfoque para reducir, reutilizar y reciclar los residuos, con el objetivo de recuperar materiales considerándolos como recursos renovables. De ahí que la mayoría de las industrias busque una aplicación a los residuos mediante procesos ecoamigables, lo que les genere un valor comercial.
Por ejemplo, en la Figura 1, se muestran diferentes aplicaciones de productos y compuestos bioactivos con valores de mercado estimados en miles de millones de dólares y que se incrementan cada año. Solamente, diversos fitoquímicos de residuos de plantas generan 63 mil millones de dólares en las industrias de bebidas, nutrición animal y cosmética.
Sin embargo, el valor más importante de un producto derivado de residuos se presenta cuando es capaz de generar trabajo y responsabilidad social. Es así como los productos con valor agregado producen amplia repercusión, no solamente al ambiente, sino también en lo económico, lo industrial y lo social.
Figura 1. Tamaño de mercado en miles de millones de dólares y las aplicaciones de las biomoléculas. Fuente: Beltrán-Ramírez y col. (2019). Agro-Industrial Waste Revalorization: The Growing Biorefinery. In Biomass for Bioenergy-Recent Trends and Future Challenges. IntechOpen.
Autores
Los doctores José Luz Nicacio González Cervantes (jgonzalez@ciatec.mx) y Domancar Orona Tamayo (dorona@ciatec.mx) son investigadores en el área de Biotecnología Ambiental en el Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (Ciatec), ubicado en León, Guanajuato.
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