ESENCIAL 2023: Desarrollo y EScalado de procesos biotecnológicos para la obtENción de áCIdos orgánicos con múltiples aplicaciones a nivel industriAL

ITENE se centra en el desarrollo y escalado de los procesos valorización de residuos y/o subproductos agroalimentarios para la generación de ácidos orgánicos con múltiples aplicaciones industriales, como son el ácido láctico y el ácido succínico. Además, se desarrollarán y optimizarán los procesos de purificación para que cumplan con los requerimientos de los sectores del envase y embalaje y la cosmética.

Contexto

La directiva marco en materia de residuos, la Directiva 2018/851, establece como obligación para todos los estados miembros de la Unión Europea (UE) la implantación de la recogida selectiva de los residuos orgánicos antes de finales de 2023 en todos los municipios, así como nuevos objetivos de reciclado (el 55% en 2025, el 60% en 2030 y el 65% en 2035). A nivel autonómico, la Ley 5/2022, de residuos y suelos contaminados para el fomento de la economía circular en la Comunitat Valenciana está alineada con la Directiva Marco 2008/98/CE. En este sentido, la gestión de los residuos orgánicos resulta clave para poder conseguir estos objetivos.

Los residuos y subproductos agroalimentarios en general contienen sustancias de elevado valor que pueden recuperarse directamente, o bien representar un sustrato rico en nutrientes de bajo coste, o coste cero para procesos bioquímicos y microbiológicos destinados a la obtención de bioproductos de potencial interés comercial. De hecho, a medida que el concepto de biorrefinería se va afianzando en la industria alimentaria, se están realizando grandes esfuerzos de investigación para la identificación de nuevos métodos eficientes adaptados a residuos concretos, así como la optimización de los procesos de obtención de bioproductos de alto valor añadido.

Asimismo, la producción de ácidos orgánicos a partir de subproductos de la industria agroalimentaria a través de procesos de bioconversión que involucran la participación de microorganismos es una alternativa de interés por parte de distintos sectores industriales, dadas sus múltiples aplicaciones en sectores del plástico, textil, farmacéutico, alimentación, etc.  Sin embargo, los retos asociados a la obtención de altos rendimientos de ácidos orgánicos de interés son múltiples, entre ellos, la óptima bioconversión de residuos lignocelulósicos en azúcares libres, la detoxificación de estos y la disponibilidad de cepas microbianas robustas.

Resumen y objetivos

El proyecto ESENCIAL 2023 tiene como objetivo en el desarrollo y escalado de procesos biotecnológicos para la obtención de ácidos orgánicos con múltiples aplicaciones industriales que permitan reducir el impacto medioambiental generado por los residuos agroalimentarios y a la vez mejorar la competitividad del tejido industrial. En este proyecto también se pretende optimizar los procesos de purificación para que cumplan con ciertos requerimientos de calidad y pureza demandados por la industria del envase y embalaje y/o la industria del sector cosmético.

En concreto, ESENCIAL 2023 se centrará en el desarrollo de procesos fermentativos, para lo que se utilizarán residuos o subproductos de la industria agroalimentaria para la producción de ácidos orgánicos de relevancia industrial (ácido láctico y ácido succínico). Para ello, se utilizarán cepas microbianas mejoradas mediante ingeniería evolutiva, lo que permitirá incrementar rendimientos de producción, así como la mejora de la especificidad del proceso.

Una vez optimizado el sistema de producción de ambos ácidos orgánicos, se desarrollarán y optimizarán procesos de purificación que, a su vez, serán escalados y validados para determinados usos industriales de los sectores de envase y embalaje y cosmética, por separado.

El proyecto ESENCIAL 2023 se desarrollará a lo largo de las siguientes etapas:

• Selección de subproductos con elevado contenido en azúcares hidrolizables, acondicionamiento y/o pretratamiento ad-hoc de los mismos
• Mejora de cepas mediante ingeniería evolutiva.
• Desarrollo y optimización de procesos de producción y de purificación de ácidos orgánicos.
• Escalado de procesos de sacarificación-fermentación de residuos/subproductos y de purificación de ácidos orgánicos.
• Análisis de la viabilidad industrial y del potencial de valorización para los productos objetivo y realización de estudios de validación en diferentes sectores industriales.

Resultados

El proyecto ESENCIAL 2023 ha demostrado la viabilidad y el potencial de valorizar subproductos agroalimentarios para obtener ácidos orgánicos de alto valor, contribuyendo a la sostenibilidad y la innovación en diferentes sectores industriales.

• Desarrollo de Procesos Biotecnológicos: ITENE ha desarrollado procesos biotecnológicos para valorizar residuos y subproductos agroalimentarios, incluyendo naranja, piña y cascarilla de arroz. Mediante estos procesos se han obtenido ácidos orgánicos de alto valor que se pueden usar como aditivos en la industria alimentaria y cosmética, y como monómeros para plásticos biodegradables.
• Beneficios de los Ácidos Orgánicos: Se establecieron procesos para la generación de ácidos orgánicos como el ácido láctico y el ácido succínico, que tienen aplicaciones en envases, embalajes y la industria cosmética. Estos ácidos sirven como materias primas para la producción de plásticos biodegradables y tienen propiedades beneficiosas como acción exfoliante, antioxidante, antimicrobiana e hidratante.
• Rendimiento de Subproductos: La piel de piña mostró un rendimiento cercano al 80% en la obtención de ácido láctico, mientras que la cascarilla de arroz alcanzó aproximadamente el 90% en ácido succínico.
• Ventajas Estratégicas: La implementación de estos procesos mejora la gestión de biorresiduos, reduce costes asociados y disminuye gastos en la fabricación de biopolímeros.

Nota de prensa final

Para difundir el proyecto y sus resultados, se realizó una nota de prensa en la cual se explicó que, en ESENCIAL 2023, ITENE ha desarrollado  nuevos procesos biotecnológicos para transformar residuos y subproductos de piña, naranja y arroz en precursores de materiales de packaging biodegradables e ingredientes para cosmética. Puede consultarse aquí.