Una segunda vida para los residuos

Tecnología al servicio de la valorización de residuos. España lleva años sumándose a los objetivos mundiales para poder atajar el gran desperdicio de alimentos que se dan en los hogares de todo el territorio nacional. Durante 2024 se vio un punto de inflexión con un descenso de 51,54 millones de kilos o litros de alimentos y bebidas que terminaron en la basura según datos del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Sin embargo, se siguió registrando un gran número de alimentos desechados, que alcanzaron una media de 24,38 kilos por cada persona, sumando un total de 1.125 millones de kilos o litros de comida o bebida que fueron tirados a la basura.

Para tratar de contribuir a disminuir los efectos de dicha situación el Instituto de Procesos Sostenibles de la Universidad de Valladolid (UVa) se sitúa a la cabeza de la coordinación del proyecto Waste4Bio: ‘Advancing Food Waste Utilization Through Multiplatform Biorefinery’, centrado en el desarrollo de tecnologías para la valorización de estos tipos de residuos.

La iniciativa, financiada por la Unión Europea a través del programa Horizonte Europa y enmarcada en las becas Marie Skłodowska-Curie Postdoctoral Fellowships, «se enfoca en el diseño y evaluación de una biorrefinería multietapa para transformar residuos alimentarios en productos de alto valor añadido mediante procesos fermentativos avanzados. Los residuos tratados incluyen suero de leche, aguas residuales del sector cervecero y restos orgánicos alimentarios, ampliamente disponibles en Europa y con gran potencial de aprovechamiento», apunta José de Jesús Montoya, doctor en Ciencias Ambientales de México que está realizando una estancia postdoctoral en el Instituto de Procesos Sostenibles dentro del área de la biotecnología ambiental e ingeniería ambiental.

Una biorrefinería es un sistema que imita el funcionamiento de las refinerías tradicionales pero, en lugar de usar petróleo, aprovecha materiales orgánicos como restos de comida, para obtener productos útiles mediante procesos biológicos. Así, con este proyecto que comenzó en marzo de este año y finalizará en 2027, van a realizar la recolección y análisis de residuos alimentarios para entender mejor su composición y dar paso a su posterior transformación mediante fermentación oscura, sin oxígeno.

Mediante este proceso «las bacterias de cultivos mixtos convierten los residuos en una mezcla de gases, principalmente hidrógeno y dióxido de carbono, y líquidos ricos en ácidos, productos que tienen aplicaciones energéticas e industriales. Nada se desperdicia. Los gases se usan para alimentar microalgas que capturan CO2 y generan biomasa útil, como pigmentos o harinas. Por otro lado, los líquidos ricos en ácidos sirven para alimentar bacterias que producen bioplásticos biodegradables y otras que generan proteínas y aminoácidos», remarca el investigador principal del proyecto.

La iniciativa, que cuenta con la dirección científica de los doctores Octavio García-Depraect y Raúl Muñoz Torre, y la colaboración de la Universidad Rey Juan Carlos y la empresa FCC Medio Ambiente; surge para «dar respuesta a una realidad alarmante. Según datos oficiales de la Unión Europea, en 2022 se desperdiciaron aproximadamente 1.050 millones de toneladas de alimentos en todo el mundo. Eso representa cerca del 19% de los alimentos disponibles para los consumidores, lo que equivale a unos 132 kg por persona al año».

Montoya incide que estos residuos provienen principalmente de los hogares, quienes tiran un 60% de estos residuos, seguidos por los servicios de comida como restaurantes y comedores con un 28%, y los minoristas con un 12%. «Lo más preocupante es que más de la mitad de estos residuos en Europa terminan en vertederos generando un impacto negativo en el medio ambiente. Ante este panorama aprovechar los residuos alimentarios, que normalmente no tienen un segundo uso, se convierte en una oportunidad valiosa. No solo se evita que acaben contaminando, sino que se les da una nueva vida como productos útiles y sostenibles, con potencial para escalarse a nivel industrial».

Por ello, iniciativas como Waste4Bio resultan «muy interesantes», ya que van a permitir mediante su biorrefinería avanzada multiplataforma transformar los residuos alimentarios en biohidrógeno de alta pureza, biomasa de microalgas y polímeros biodegradables.

Su proceso aplica innovaciones en ingeniería de biorreactores y conocimientos en microbioma para producir ese biohidrógeno y ácidos grasos volátiles (AGV) que someten a un proceso de limpieza utilizando microalgas y el uso de los ácidos obtenidos como materia prima para producir biopolímeros biodegradables.

«Hasta ahora, los experimentos realizados en la primera y tercera fase del proceso, correspondientes a la producción de los compuestos y la valorización de los AGV, han dado resultados muy prometedores. Actualmente, el equipo está centrado en diseñar y poner en marcha un sistema que permita operar en paralelo la producción de hidrógeno y dióxido de carbono a partir de residuos alimentarios, junto con su purificación mediante microalgas».

Su objetivo principal es «sentar las bases y generar el conocimiento necesario para evaluar si el proyecto puede escalarse más allá del laboratorio». Por ello, los siguientes pasos de esta investigación europea que cuenta con una financiación neta de 165.312,96 euros, pasarán por el diseño y la operación de sistemas «en una escala prepiloto o piloto, lo que permitiría probar su viabilidad en condiciones más cercanas a las reales».

Para lograrlo, «será clave» contar con el apoyo de empresas privadas o instituciones gubernamentales, que puedan facilitar recursos, infraestructura y colaboración técnica. Además, se deberán realizar estudios tecnoeconómicos y análisis de ciclo de vida, «que permitan entender con mayor precisión el impacto ambiental, los costos y el potencial de implementación a gran escala».

José de Jesús Montoya sostiene que tanto él como su equipo confían «plenamente» en los resultados obtenidos hasta ahora en el laboratorio vallisoletano, y todo apunta a que «es posible llevar esta tecnología a una escala mayor, con aplicaciones reales en el ámbito industrial».

A su vez, remarca que el proyecto representa «una oportunidad única» al haber recibido una beca Marie Skłodowska-Curie, que «no solo respalda la investigación, sino que permite integrar varios procesos biotecnológicos en una sola plataforma demostrativa». Y, a nivel personal, «representa un impulso. Me ha brindado la independencia científica necesaria para explorar ideas ambiciosas con profundidad y rigor, así como el acceso a una red internacional de excelencia y los recursos para llevar a cabo investigaciones de alto impacto».