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

Así mismo, los subproductos pueden ser importantes en la búsqueda de procesos económicamente rentables; tal es el caso de la alimentación animal (sectores, ganadero, porcícola y avícola) como un renglón importante para integrar el aprovechamiento de materiales que pueden servir para sustituir algunos que demandan altos costos en la nutrición, por ejemplo el maíz, sobre todo en países que demandan su importación.

Por otro lado, la generación de productos de valor agregado (por ejemplo, extractos, fibra dietaria, antioxidantes) a partir RyS resultaría en aportes significativos a las metas globales definidas en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), los cuales fijan una serie de metas para el año 2030 sobre el desarrollo sostenible a nivel global. Así se brindarían soluciones, con acciones relacionadas con producción y consumo responsable (ODS 17), acción por el clima (ODS 13) y vida de ecosistemas verdes (ODS 15). Adicionalmente se generarían nuevas industrias basadas en recursos biológicos (industrias biobasadas), que empleen tanto materias primas como sus RyS, incluyendo procesos eficientes y amigables con el medio ambiente, bajo el enfoque de economía circular, la cual presenta una visión alternativa al modelo tradicional de producción de bienes y servicios, en el cual los insumos, los residuos, las emisiones y las pérdidas de energía son minimizados.

Si bien el conocimiento de las características químicas, funcionales y físicas de los RyS generados en la transformación de productos vegetales muestra un panorama interesante, existen grandes desafíos para integrar esta información en procesos técnicos, ambiental y económicamente factibles. Así, deben ser resueltos interrogantes relacionados con la identificación de disponibilidad, tipos y puntos de la cadena de valor en los que se generan los RyS.

Debido a la estacionalidad de la producción primaria, los RyS presentan variabilidad en su composición y en cantidades, por lo que el desconocimiento de estos aspectos limita su aprovechamiento tecnológico. En los países en vía de desarrollo este tipo de información es escasa y se reduce a algunos estudios efectuados desde el sector académico, por lo tanto, es necesario involucrar al sector privado y entidades públicas para que, por medio de políticas que incentiven la generación de conocimiento además de inversión público-privada, se identifiquen oportunidades reales para el sector industrial.

Otro aspecto limitante lo representa el manejo de los RyS y cómo este influye en su estabilidad, pues debido a la cantidad de agua y material celulósico es factible el deterioro microbiológico. En este sentido, se deben incorporar procesos tecnológicos de bajo costo a manera de pretratamientos que permitan estabilizar y preservar su contenido, garantizando un manejo seguro de dichos materiales. Se trata de pretratamientos como la fermentación, usando bacterias ácido lácticas, levaduras, ácidos orgánicos (cítrico, acético y ascórbico), así como el secado y la reducción de tamaño, que resultan ser alternativas importantes (Gumienna, Szwengiel y Górna, 2016).

El diseño de procesos y productos a partir de RyS es una tarea compleja y necesaria, pues implica la interacción de diferentes áreas, como por ejemplo el diseño mecánico de equipos, el diseño de secuencias de separación (extracción) de los compuestos bioactivos de la matriz vegetal en forma de extractos o preparados (ingredientes), el desarrollo de aplicaciones de estos ingredientes, su evaluación comparativa con productos similares en el mercado y, finalmente, la evaluación económica y ambiental del proceso.

Una aproximación plausible en este contexto es el concepto de biorrefinería, proceso a partir del cual es posible convertir biomasa (materias primas, RyS) en diferentes productos de valor agregado como alimentos, ingredientes industriales, solventes y bioenergía (biocombustibles, biogás, electricidad), entre otros. La integración de procesos y operaciones en una biorrefinería permite que los RyS resultado de una parte del proceso sean incorporados como materia prima de una operación posterior, lo cual genera mejora en indicadores de eficiencia másica y energética con respecto a procesos convencionales, siempre y cuando sea optimizada su operación desde el punto de vista económico y ambiental (Kosseva y Webb, 2013). Un ejemplo de biorrefinería lo representa la industria azucarera, donde de la producción de azúcar a partir de la extracción de caña azucarera se obtienen también productos adicionales como bioetanol, cogeneración de electricidad y abono orgánico (compost), estos últimos obtenidos de la reutilización de residuos, melazas, bagazo y vinazas.

El procesamiento de RyS se presenta como una oportunidad para su valorización, mediante procesos biológicos, físicos y químicos que permitan la producción de múltiples productos (biocombustibles, biomateriales, solventes, aditivos industriales, ingredientes cosméticos y alimentarios, entre otros) en plataformas de proceso integradas bajo el enfoque de biorrefinería. Para hacer competitivo y sostenible el uso de RyS, deberá integrar el diseño de procesos que involucren la valoración del impacto potencial del proceso y/o producto mediante herramientas como el análisis del ciclo de vida (ACV), e integrarlo a los indicadores ambientales como huella de carbono y huella hídrica. El ACV permite cuantificar impactos a partir de entradas y salidas de materiales y energía requeridas a lo largo de la cadena de valor; esto es, desde el manejo como materia prima de los RyS, transformación, hasta disposición final (Nizami et al., 2017). La huella hídrica y la huella de carbono, por su parte, expresan la cantidad de agua fresca requerida y la cantidad de gases efecto invernadero producidos a lo largo de la cadena de valor (FAO, 2013; Hoekstra y Hung, 2002).

En relación con los procesos de extracción/separación de compuestos bioactivos o fracciones de interés, procesos emergentes deben ser explorados y evaluados desde los puntos de vista técnico, económico y ambiental, en los cuales se incluyen la extracción con fluidos supercríticos, extracción con líquidos presurizados, extracción asistida por microondas, extracción asistida por ultrasonidos, extracción con campos eléctricos pulsados, así como extracción con disolventes como líquidos iónicos y disolventes eutécticos profundos (Banerjee et al., 2016). Estas técnicas pueden ser consideradas extracciones verdes, en cuanto pueden reducir el consumo de energía, además del empleo de materias primas y disolventes verdes en los procesos de obtención de extractos/fracciones de alta calidad (Chemat, Vian y Cravotto, 2012).

La producción de combustibles limpios a partir de RyS se da empleando algunas opciones tecnológicas emergentes como digestión anaeróbica en la producción de biogás, producción de biohidrógeno vía fotofermentativa y generación de electricidad por medio del uso de celdas de combustible microbianas (Poggi-Varaldo et al., 2014).

Finalmente, cabe resaltar la necesidad de reconocer y ampliar el inventario de limitaciones del aprovechamiento de RyS mencionadas, con el fin de plantear estrategias que permitan superarlas, no solo para el uso de estos sino también de biomasa producto de la biodiversidad colombiana. Dicha estrategia requiere el liderazgo de organismos estatales, con la participación de sectores académicos, organismos de ciencia y tecnología y del sector industrial y tecnológico, de forma que permita que países en desarrollo aprovechen sus recursos biológicos de forma sostenible y eficiente, bajo la mirada de la denominada bioeconomía (Cepal, 2015).

Achinas, S., Krooneman, J. y Euverink, G. J. W. (2019). Enhanced biogas production from the anaerobic batch treatment of banana peels. Engineering, 5(5), 970-978. doi:10.1016/j.eng.2018.11.036