Luis Octavio González Salcedo - Alternativas de aprovechamiento de los residuos en la agroindustria

En relación con otros usos, Sierra (2009) en su monografía ofrece algunas alternativas para el aprovechamiento de la cascarilla de arroz en Colombia, al incorporarla en materiales de construcción mediante la quema de la cascarilla y eliminación de la sílice, y la posterior adición al cemento para mejorar sus propiedades de resistencia a la compresión. Así mismo, la cascarilla de arroz se puede aglomerar para aprovechar su baja conductividad térmica (0.036 W/m.K), propiedad que la convierte en un buen aislante térmico, permitiendo explotar su potencial con la oportunidad de dar uso a productos vegetales de desecho.

Algunos subproductos que se generan en el procesamiento de cereales tienen un alto potencial de ser usados para alimentación de animales rumiantes, con capacidad de utilizar la fibra, lo que significa que los subproductos (harinas, salvado, granos agotados) pueden ser empleados para sustituir alimentos como maíz, soya, forrajes, entre otros. Aparte de la alternativa de usar los residuos de cereales como combustibles y fertilizantes, se puede mencionar su aporte como fuente de carbohidratos para los procesos de fermentación microbiana.

La palma aceitera es un cultivo perenne que tiene un rendimiento de 10 t/ha (entre 24-36 meses), 18-22 t/ha (8-10 años) y 26-32 t/ha (20-23 años), con un coeficiente de conversión de fruto a aceite crudo del 20.92 %. El Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural para el 2016 reportó una siembra de 16 054 ha. Por estimación, el peso de un racimo de frutos de palma de aceite contiene entre el 12 % y el 15 % de fibra, del 6 % al 7 % de aceite y del 21 % al 23 % de frutos vacíos.

En el proceso de extracción de aceite se generan residuos que provienen del raquis (25 %), del cuesco (10 %) y de la cachaza fibrosa (3 %-5 %), así como torta de palmiste (4 %) y aceite crudo (20 %), lo que quiere decir que cerca del 80 % de la producción corresponde a biomasa con potencial de aprovechamiento (Foo y Hameed, 2009; Quintana, Arroyave y Suárez, 2008).

Cabe destacar que los residuos que se generan en mayor abundancia durante la extracción del aceite, según Ho et al. (2014), están compuestos por: el 36.8 % de celulosa (en forma de glucano), el 28.2 % de hemicelulosa (como la suma de xilano [21.5 %] y arabinano [2.2 %]) y el 4.6 % de los grupos acetilo, el 20.3 % de lignina Klason, el 3.0 % de proteína y el 2.9 % de ceniza. El porcentaje restante corresponde a minerales como potasio, nitrógeno, magnesio, calcio, fósforo, proteínas, fenoles, entre otros (Chang, 2014).

En cuanto al follaje obtenido durante las actividades de poda y renovación realizadas en el cultivo, este representa alrededor del 46.7 % del total de los residuos derivados de esta industria (Guangul, Sulaiman y Ramli, 2014), compuestos por materiales lignocelulósicos como celulosa, hemicelulosa y lignina en porcentajes que oscilan entre el 37.68 % y el 41.7 %; el 16.4 % y el 35.34 %, y el 15.5 % y el 25.18 %, respectivamente (Khushauru et al., 2014; Srimachai, Thonglimp y O-Thong, 2014). Estos residuos son usados como fuente de abono y estabilizadores de los suelos en las mismas plantaciones de las que se obtienen (Atnaw, Sulaiman y Yusup, 2013). Sin embargo, estos materiales lignocelulósicos han sido recientemente evaluados para la producción de bioetanol (Ofori-Boateng, Lee y Saad, 2014) y como fuente de azúcares para procesos fermentativos (Zahari et al., 2012).

Por otra parte, durante la extracción, los residuos provenientes de los frutos, troncos, follaje y otros efluentes pueden ser potencialmente transformados en energía y combustibles. Harsono, Grundmann y Soebronto (2014) evaluaron el tratamiento de digestión anaerobia, encontrando que es efectivo para la producción de biogás, energía y calor, contribuyendo así a la disminución de los gases de invernadero derivados de la producción de biodiésel.

El café es el producto que más se cultiva en Colombia, con una producción cercana a 700 000 t/año de café arábigo suave lavado. Para el 2018 se reportaron 13 557 000 millones de sacos de 60 kg (Federación Nacional de Cafeteros - FNC, 2017). Para tener semilla tostada y molida se requiere un alto grado de transformación, lo que genera gran cantidad de subproductos y residuos: cáscara, pulpa, pectina, de aproximadamente 145 000 t/año de cascarilla de café (Rincón, 2009), y 32 t/h de cortes de tallos (Triana, Quintero, Agudelo, Cardona y Higuita, 2011). Cáscara y pulpa constituyen cerca del 45 % de la cereza.

Esquivel y Jiménez (2012) y Murthy y Naidu (2012) destacan que los principales subproductos de la agroindustria del café pueden ser utilizados para la obtención de cafeína y polifenoles y otros productos de valor agregado (antioxidantes, vitaminas, enzimas, celulosa, almidón, proteínas y pigmentos). En cascarilla de café fueron extraídos CF, destacándose diversos ácidos fenólicos (clorogénico, gálico, p-hidroxibenzoico, protocatechuico y vanílico), con propiedades antioxidantes y hepatoprotectoras (Andrade et al., 2012).

Se tiene que la pulpa representa el 29 % en peso seco de la baya entera; junto con la cáscara se han utilizado, de manera limitada, como fertilizante, alimento para animales y compostaje (humus y carbono), aprovechándose solo una pequeña fracción de la cantidad que se produce en el procesamiento del café, a pesar de ser rica en carbohidratos, proteínas y minerales (potasio), taninos, polifenoles y cafeína. En peso seco, los componentes orgánicos de la cáscara son: taninos (1.8 %-8.56 %), pectinas (6.5 %), azúcares reductores (12.4 %), azúcares no reductores (2.0 %) y cafeína (1.3 %), por la gran cantidad de azúcares fermentables que los convierte en un sustrato para el cultivo de moho y levaduras, además de tener un excelente potencial para la producción de bioetanol (Anwar et al., 2014; Bonilla, Ferreira y Freitas, 2014). También el tegumento que recubre la estructura del grano de café contiene una gran cantidad de fibra total (80 %), seguida por la cáscara de cereza y los residuos, que incluyen celulosa y un poder calorífico de 4275 kcal/kg, considerados una fuente alternativa para sustituir parcialmente el uso de combustibles en la industria, por ejemplo, el carbón, que tiene un valor calorífico medio de 7000 kcal/kg. Hay otros usos identificados como la producción de biogás con el agua drenada del extracto de la cereza, que podría emplearse para secar el café.

Así mismo, se puede mencionar el uso de la biomasa residual de café en la producción de etanol celulósico, aprovechando que los residuos lignocelulósicos están compuestos por celulosa y hemicelulosa, que se transforman en sustratos asimilables por los microorganismos fermentativos. Las técnicas empleadas en la producción de azúcares reductores incluyen métodos físicos y químicos (Triana et al., 2011), utilizando cortes de los tallos de plantas de café, evaluando rendimientos en la producción de etanol para la generación de biocombustibles de recursos renovables.

El panorama descrito da una idea del potencial industrial de los RyS generados en la actividad agroindustrial. Para establecer su aprovechamiento se hace necesaria la determinación de su composición química, su funcionalidad, junto con sus propiedades físicas, de forma tal que se establezca su potencial.

En el presente, la explotación de los recursos del sector agropecuario debe efectuarse pensando en el diseño de procesos de transformación integrales, donde se utilicen las fracciones sobrantes (cáscaras, piel, semillas, hojas, tallos, entre otros). Son muchos los compuestos de interés contenidos en estos, lo cual permite la posibilidad de ser recuperados mediante diferentes técnicas extractivas, que dependiendo del proceso pueden ser utilizados como ingredientes en la industria de alimentos, cosmética y farmacéutica. Por ejemplo, en la obtención de jugos se retiran partes de la fruta que pueden tener un alto valor composicional, debido a los compuestos que están en su estructura; incluso podría afirmarse que en ocasiones contienen más compuestos bioactivos que la misma pulpa.