Innovador proceso biotecnológico permite aprovechar residuos agroindustriales que no deberían quemarse

Table of Contents

Se trata de un proceso biotecnológico denominado ALACEN (acrónimo derivado de las palabras en inglés: Alkaline, Acid, Enzyme), que genera una variedad de productos con valor comercial mediante una estrategia amigable con el ambiente y alternativa al tratamiento habitual, la combustión. El estudio fue publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

¿Qué es?
#

Una biorrefinería es una planta industrial que, a diferencia de las refinerías tradicionales, utiliza biomasa en lugar de petróleo, como materia prima. La biomasa es materia orgánica proveniente de plantas, animales o microorganismos. Martín Palazzolo, investigador del CONICET en el Instituto Interdisciplinario de Ciencias Básicas (ICB, CONICET-UNCUYO), y coautor del artículo, explicó que ALACEN es un conjunto de procesos de biorrefinería que permite fraccionar biomasa de origen agroindustrial y convertir todos sus componentes en productos y precursores con valor agregado.

Martín Palazzolo en su laboratorio. Crédito de la imagen: Martín Palazzolo

“Una biorrefinería es una alternativa sostenible a una refinería tradicional. En analogía con una refinería convencional de petróleo, lo que se hace es procesar una materia prima, en este caso renovable, de forma sostenible, minimizando el impacto ambiental, para producir bienes y servicios a partir de ese material de partida, que es de naturaleza orgánica. Es un claro ejemplo de biotecnología industrial”, comentó Palazzolo, quien formó parte del equipo de trabajo como investigador del CONICET durante una estadía en la Universidad de Groningen, Países Bajos.

La quema de rastrojos o desechos vegetales tras las cosechas de maíz, trigo y caña de azúcar genera aerosoles que afectan el comportamiento de la atmósfera terrestre

Con el empleo de paja de trigo, un desecho agroindustrial generado durante el procesamiento de este cereal, el equipo científico logró identificar una secuencia de procesos físicos, químicos y biológicos que permite aprovechar completamente esta biomasa, denominada lignocelulósica, por su origen vegetal, y convertirla en productos e intermediarios que podrían ser utilizados en la vida cotidiana.

ALACEN
#

Según Palazzolo, el proceso tiene varias etapas. La primera consiste en analizar la composición de la biomasa lignocelulósica. Luego, ésta debe refinarse o separarse en sus componentes: celulosa, hemicelulosa, lignina y otros minoritarios. La novedad que incorpora ALACEN radica en este punto: posibilita “fraccionar de manera holística” los componentes individuales en cantidad, conservando al máximo sus estructuras naturales. “ALACEN consiste en combinar una serie de etapas en un orden y en una intensidad tales que permiten aprovechar al máximo la biomasa. El acrónimo proviene de sus tres pasos: alcalino, ácido y enzimático. Los primeros dos permiten fraccionar la biomasa de la manera más cuidadosa posible. El último, logra cerrar el proceso de una forma eficiente y responsable con el ambiente, porque se utilizan enzimas, que son catalizadores de origen biológico y naturaleza biodegradable, sustituyendo a los químicos que, por lo general, son tóxicos”, explicó.

Puede haber dudas sobre el sistema, en el caso de ALACEN, por la distancia entre las zonas de cultivo y los centros de reconversión en que se utilizaría, por caso, ALACEN.

Aplicar ALACEN sobre paja de trigo permitió a los científicos obtener varios productos: azúcares y compuestos aromáticos, que pueden ser utilizados para preparar biocombustibles y alimentos, y un bioplástico, es decir, un plástico de origen biológico. “Por último, hay un paso de fermentación, que está por fuera del acrónimo, con el que producimos un bioplástico. Para aprovechar una parte de los azúcares derivados de la biomasa lignocelulósica con la que generalmente es difícil generar productos de fermentación, pensamos en un microorganismo particular, Schlegelella thermodepolymerans. Esta bacteria tiene la capacidad de utilizar esos azúcares y convertirlos en plásticos, que se acumulan en forma de nódulos en su interior. Es realmente relevante ver que uno podría, con ingeniería, optimizar y escalar ese proceso biológico para explotar aún más la capacidad intrínseca de la bacteria”, comentó.

Equilibrar costo-beneficio de los cultivos en que se ha probado ALACEN, y el impacto de la combustión en el medio ambiente.

De la línea, al círculo
#

Este trabajo representa un avance en la transición desde un modelo lineal de producción hacia uno circular, responsable con el medio ambiente. Además, aborda uno de los mayores desafíos en la refinación de biomasa, que es el de aprovechar al máximo cada uno de sus componentes sin comprometer su calidad y cantidad. “Demostramos que ALACEN puede aplicarse para procesar holísticamente otras biomasas lignocelulósicas, además de la paja de trigo, como cañas, rastrojo de maíz y bagazo de caña de azúcar. Estas materias primas están ampliamente disponibles como residuos en los territorios con producción agrícola, es decir, prácticamente en todo nuestro país”, por lo que habría una fuente abundante de ‘materia prima’ que sería procesada sin la pesada contaminación de la quema. Pensemos, por ejemplo, en las quemas que se practican en las zonas de cultivo de caña de azúcar, o de otros cultivos que se realizan tras quemas prescriptas, o no autorizadas. La presencia de las columnas de humo avanzando sobre las áreas pobladas, causando contaminación y polución que afecta las vías respiratorias, la piel y la visión, por ejemplo.

Importante
#

Las imágenes utilizadas deben acreditarse a Martín Palazzolo.

Referencia bibliográfica:

Bertran-Llorens, S., Zhou, W., Palazzolo, M. A., Colpa, D. L., Euverink, G. J. W., Krooneman, J., & Deuss, P. J.* (2024). ALACEN: A Holistic Herbaceous Biomass Fractionation Process Attaining a Xylose-Rich Stream for Direct Microbial Conversion to Bioplastics. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Doi: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.3c08414.

El artículo Desarrollan un innovador proceso biotecnológico que permite aprovechar integralmente residuos agroindustriales, por Leonardo Fernández