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

De acuerdo con lo anterior, con respecto a la oferta de productos que contienen ingredientes naturales extraídos de subproductos o residuos que aporten beneficios específicos a la salud, el sector agroindustrial estaría cubriendo la demanda del consumidor actual, ampliando las oportunidades de crecimiento para diferentes industrias y trabajando en la mitigación de los impactos ambientales negativos asociados a la generación de residuos con alta carga orgánica.

El dinamismo agroindustrial comprende, por un lado, las actividades del sector agrícola (cultivo, cosecha, poscosecha) y, por otro lado, el sector industrial, que transforma las materias primas agroalimentarias. En todas las actividades se producen RyS. El 95 % de la biomasa producida está compuesta por carbohidratos, lignina, lípidos y proteínas; el restante 5 % lo conforman los pigmentos, vitaminas, enzimas y aceites esenciales. Los RyS generados en la producción agrícola provienen en mayor medida de las dos actividades principales: cosecha y procesamiento, los cuales se clasifican en subproductos y residuos de cosecha, constituidos por pajas, rastrojos, hojas, madera de poda; en caso de que estén verdes se caracterizan por alta humedad y contenido de celulosa y lignina. Pueden ser empleados directamente para alimentación animal (Crawshaw, 2009; Reddy y Yang, 2005; Yadav, Kale, Hicks y Hanah, 2017).

En cuanto a los residuos de cosecha secos (hojas secas, tallos), en la mayoría de los casos pueden incorporarse al suelo después de un acondicionamiento físico (cortado, troceado, molido) o son adicionados como fertilizantes durante la preparación de nuevos cultivos. En varios países, durante la cosecha de la caña de azúcar, se practican las quemas para facilitar el corte; la hojarasca que resulta se esparce e integra al suelo para un nuevo cultivo.

El otro grupo lo conforman los subproductos y residuos de poscosecha y transformación, de los que hacen parte los materiales que no cumplen con especificaciones exigidas, granos partidos, harinas, salvado, o que presenten daños mecánicos. Se pueden incluir en esta categoría los RyS de la transformación de las materias primas como frutas con sobremaduración, cáscaras, semillas, tallos y flores de los cuales se pueden recuperar compuestos bioactivos de importancia en múltiples aplicaciones en la industria farmacéutica, cosmética y alimentaria (Ramírez y Suárez, 2010).

Durante la cosecha y transformación de materias primas agrícolas se producen: 1) residuos, materiales sobrantes como cáscaras, en cuya estructura se pueden encontrar compuestos como pectinas, ácidos grasos, esencias, colorantes (carotenoides, clorofilas, antocianinas, betalaninas), antioxidantes (como el licopeno y compuestos fenólicos - CF), almidón y algunos con posibilidades de ser extraídos para sintetizar otros compuestos o servir como ingredientes en la industria agroalimentaria, y 2) subproductos, materiales secundarios, útiles, comercializables y por lo tanto aprovechables, resultantes de un proceso de transformación. En esta clasificación pueden considerarse las frutas y los vegetales que por defectos de calidad (daños leves), tamaño, forma o algún otro atributo no cumplen con las especificaciones exigidas por el consumidor, convirtiéndose en material de uso potencial en otras aplicaciones; también hacen parte de esta categoría las harinas provenientes de una operación de molienda, granos partidos, salvados, germen, etc.

Por lo general los RyS que durante la poscosecha y el procesamiento son manejados de manera deficiente se convierten finalmente en desechos; son confinados, incinerados o llevados a los botaderos de basura, lo que genera problemas ambientales en la mayoría de los casos, al no considerar alternativas de aprovechamiento. De este modo, durante la transformación de una materia prima agrícola en producto de valor agregado pueden resultar tanto subproductos como residuos; por ejemplo, para obtener el café molido que se consume en los hogares es necesario someterlo a varias etapas hasta obtener el grano de café, luego tostarlo y posteriormente molerlo, teniendo residuos como piel, pulpa, pergamino y pectina ( figura 1.1), que pueden utilizarse en muchas aplicaciones como se verá posteriormente. En la tabla 1.1se presenta una clasificación de RyS contenidos en las materias primas agrícolas, indicando una composición general de cada uno.

Los vegetales, dentro de sus constituyentes, contienen los denominados metabolitos primarios, compuestos químicos producidos por casi todos los organismos. Estos intervienen en los procesos de supervivencia, crecimiento y reproducción necesarios para el metabolismo a nivel celular, aminoácidos y azúcares (Sagwan, Rao y Sharma, 2010). Por otra parte, los metabolitos secundarios son compuestos químicos sintetizados por células vegetales que cumplen funciones no esenciales para su crecimiento o reproducción (Bloom, 2010). Pueden ser clasificados en varias familias: terpenoides, CF y sus derivados (compuestos nitrogenados o alcaloides).

Figura 1.1

Residuos y subproductos que resultan del procesamiento del café

Fuente: fotografía de Pedro Vanegas Mahecha (2017).

Además los carbohidratos, componentes mayoritarios de las plantas, compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno, se encuentran en todos los tejidos vegetales, en los jugos de frutas, semillas, raíces, tubérculos, hojas y tallos. Algunos ejemplos son: glucosa, fructosa, sacarosa, materiales estructurales como celulosa, hemicelulosa, pectinas, almidón, gomas vegetales, entre otros. También están presentes los lípidos, conformados por las grasas, ricas en carbono e hidrógeno, insolubles en agua, de fácil disolución en solventes orgánicos (cloroformo, éteres, acetona, alcoholes). Son ejemplos: grasas, aceites, fosfolípidos, glicolípidos, ceras, compuestos de la cutina y suberina, presentes en semillas y en algunas frutas como el aguacate y las aceitunas (Salisbury y Ross, 2000).

Es importante considerar que la mayor parte de la biomasa que proviene de vegetales, frutas, legumbres y cereales contiene fibra, constituida por los componentes orgánicos de la pared celular vegetal (celulosa, hemicelulosa, lignina, pectina y gomas). La fibra aporta importantes beneficios a la salud humana, entre los cuales se encuentra la regulación del tránsito intestinal y su función como coadyuvante en el tratamiento de diabetes, enfermedades cardiovasculares y cáncer de colon (Ayala-Zavala et al., 2011; Kaczmarczyk, Miller y Freud, 2012).

Tabla 1.1

Composición de los residuos y subproductos contenidos en las materias primas agrícolas

Fuente: adaptación de Méndez (1995).

De igual forma, algunos componentes que se encuentran en los RyS se consideran bioactivos y funcionales; se trata de aquellos que tienen una actividad biológica en el organismo humano, ayudando a la prevención de enfermedades coronarias, hipertensión, algunos tipos de cáncer, entre otras (Morais et al., 2014).

La cadena agroindustrial (alimentaria y no alimentaria) es la articulación de los procesos que inician con la producción primaria agrícola hasta que el producto llega al consumidor final, teniendo tres momentos definidos: 1) sector primario o de la producción de la materia prima y cosecha; 2) poscosecha y agroindustria o transformación de las materias primas en productos de valor agregado, y 3) comercialización o distribución de los productos transformados hasta el consumidor final.