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De residuos agroindustriales a oportunidades de negocio

  • 20 enero 2022
  • Por Juan Carlos Mateos Díaz y Daniela Vega

Los residuos generados por la industria agroalimentaria son sin duda un asunto clave para el sector, no solamente desde el punto de vista de su impacto en el medioambiente sino también por su potencial económico. Muchos de estos residuos podrían ser aprovechados ya que contienen moléculas de altísimo valor, pero por desconocimiento, son vertidos al drenaje o, en el mejor de los casos, convertidos en composta. Tal es el caso de las vinazas tequileras/mezcaleras, distintos bagazos, pulpa de café, nejayote, entre muchos otros.

Un ejemplo es el de los residuos generados por la importante industria de la tortilla durante la nixtamalización del maíz, proceso termo-alcalino al que se someten los granos para ablandarlos y elaborar la masa y las tortillas. La nixtamalización genera un efluente líquido conocido como “nejayote”, que es excesivamente contaminante y de complicado tratamiento por su abundante contenido de sólidos suspendidos totales, la presencia de moléculas antimicrobianas y su alta demanda bioquímica de oxígeno. Actualmente, en el país se vierten más de 22 millones de metros cúbicos de nejayote por año a los cursos naturales de agua o al drenaje municipal, por lo general sin tratamiento alguno, convirtiéndolo en un tema de preocupación ambiental nacional. Además, la mayor parte del problema está atomizado a lo largo del territorio nacional: más de 15 mil pequeños molinos generan alrededor de 3 metros cúbicos de nejayote por día cada uno, lo cual dificulta enormemente plantear soluciones viables.

Ante esta situación, pusimos en marcha un proyecto científico[1] con el objetivo de desarrollar un proceso que no solo atendiera tal problemática, sino que a la vez diera lugar al aprovechamiento integral del nejayote. Del proceso creado se obtuvo exitosamente tanto agua tratada como moléculas biotecnológicas de alto valor agregado. En efecto, gracias a un proceso de floculación-sedimentación y una novedosa tecnología de filtración a través de distintas membranas, fue posible clarificar el nejayote y recuperar los componentes más interesantes.

Primeramente, se separaron los sólidos suspendidos en forma de una pasta, que después de hidrolizarse con ayuda de enzimas y fermentarse con levaduras, permitieron obtener bioetanol y proteína unicelular. Con la tecnología de membranas fue posible separar del nejayote clarificado, arabinoxilanos y moléculas pequeñas muy valiosas, como lo es el ácido ferúlico. Los arabinoxilanos son gomas que pueden emplearse para mejorar la calidad de la masa y obtener tortillas de mayor calidad. Por su parte, el ácido ferúlico, es una molécula con muchas propiedades biológicas de interés farmacéutico y agroindustrial.  El ácido ferúlico puede transformarse por vía microbiana en 4-vinil guayacol y vainillina, ambos aromas ampliamente utilizados en la industria de alimentos [1]. De igual manera, este ácido es un intermediario de síntesis que puede transformare mediante procesos enzimáticos amigables con el medio ambiente, en una gama de moléculas con aplicaciones biotecnológicas que van desde antifúngicos de uso agrícola [2], ingredientes cosméticos antienvejecimiento [3], hasta biomateriales para la regeneración neuronal [4].

Los resultados de este proyecto fueron divulgados en once publicaciones internacionales arbitradas y protegidos bajo cuatro patentes que están disponibles y pueden ser licenciadas a la iniciativa privada. Además, durante su duración se formaron recursos humanos especializados cuya incorporación laboral tuvo lugar tanto en el sector público como en el privado. También se generaron modelos de negocio adecuados y a la medida de molinos pequeños y medianos como alternativa al pago de multas por verter el nejayote directamente en los cuerpos acuíferos.

En suma, transformar el nejayote a través del proceso desarrollado arroja una serie de beneficios: por un lado el surgimiento de una posible fuente de ingresos bajo el concepto de economía circular, susceptible de ser adoptado por los mismos pequeños y medianos propietarios de molinos de nixtamal; esto evitará paulatinamente las prácticas nocivas para el medio ambiente, resolviendo en parte la problemática nacional de la contaminación de cuerpos acuíferos ocasionada por el nejayote; la formación de recursos humanos calificados que conocen los procesos implementados en este proyecto y que, eventualmente, podrían ser emprendedores para desarrollar la tecnología; por último, y no menos importante, es que se logró despertar interés del sector de la masa y la tortilla, así como de otros actores de la iniciativa privada, lo  cual permitirá aplicar esta nueva tecnología económicamente sostenible para el tratamiento efectivo del nejayote.

Hemos estado replicando este modelo de trabajo para el tratamiento de los residuos generados en otras industrias, como durante el beneficio del café para obtener cafeína, ácido clorogénico y derivados enzimáticos del ácido cafeico, que son igualmente moléculas de gran interés biotecnológico. También estamos trabajando en la transformación enzimática del 5 hidroximetil furfural contenido en vinazas tequileras, lo que podría incentivar su adecuado tratamiento y aprovechamiento, entre otros ejemplos.

Nuestro objetivo es que todos estos esfuerzos no solo transformen distintos residuos agroindustriales en oportunidades de negocio bajo el concepto de economía circular, sino que su impacto se extienda a las generaciones futuras, de manera que estas puedan gozar de un planeta más limpio.

Figura 1. A partir del nejayote se puede obtener ácido ferúlico, una molécula de alto valor que, mediante procesos enzimáticos amigables con el medio ambiente, puede ser utilizada para la producción de ingredientes cosméticos como el etil ferulato.

 

Referencias

[1]         T. Furuya, M. Kuroiwa, and K. Kino, “Biotechnological production of vanillin using immobilized enzymes,” J. Biotechnol., vol. 243, pp. 25–28, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.12.021.

[2]         A. Khatkar, A. Nanda, P. Kumar, and B. Narasimhan, “Synthesis and antimicrobial evaluation of ferulic acid derivatives,” Res. Chem. Intermed., vol. 41, no. 1, pp. 299–309, 2015, doi: 10.1007/s11164-013-1192-2.

[3]         I. Antonopoulou, S. Varriale, E. Topakas, U. Rova, P. Christakopoulos, and V. Faraco, “Enzymatic synthesis of bioactive compounds with high potential for cosmeceutical application,” Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 100, no. 15, pp. 6519–6543, 2016, doi: 10.1007/s00253-016-7647-9.

[4]         D. D. Ojeda-Hernández et al., “Biocompatibility of ferulic/succinic acid-grafted chitosan hydrogels for implantation after brain injury: A preliminary study,” Mater. Sci. Eng. C, vol. 121, p. 111806, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111806.

 

[1] Financiamiento CONACyT-2017-01-6267, Problemas Nacionales bajo la modalidad de grupos de Investigación.

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