El increíble valor de los desperdicios del agro

El increíble valor de los desperdicios del agro

El desperdicio de recursos alimentarios en toda la cadena de producción es el objetivo principal del proyecto europeo Agrimax, en el que participa el IRTA junto a 29 instituciones y empresas de 12 países de la UE. Cada año se desperdician en la UE millones de toneladas de productos tanto en la producción agrícola como en el procesado industrial o son utilizadas en conceptos que aportan nulo o muy escaso valor añadido. El proyecto Agrimax, financiado por el programa H2020 de la UE, pretende abordar estas cifras mediante la evaluación de tecnologías sostenibles para la valorización de los residuos generados a lo largo de la cadena alimentaria con el objetivo de producir biocompuestos con potencialidades de reutilización en diferentes sectores.

Hasta 300 kg por habitante y año desperdiciados en la UE

En Europa se desperdician anualmente alrededor de 90 millones de toneladas de alimentos y 700 millones de toneladas procedentes de cultivos. A estas cifras hay que añadir un informe reciente de la FAO en el que se señala que, de no actuar para frenar el desperdicio agroalimentario, éste puede aumentar en la UE un 40% adicional para el 2025.

La UE es el mayor productor mundial de alimentos y bebidas. La cifra desperdiciada en la UE se sitúa, actualmente, alrededor de los 300 kg por habitante y año a lo largo de toda la cadena de suministro o lo que es lo mismo, más de 800 g al día por cada habitante de la UE (y a nivel mundial, según la FAO, alrededor de 600 g al día/habitante). Valores que, en algunos sectores en la UE se sitúan alrededor del 35% del total producido, como es el caso para los cereales, por encima del 50% para los tubérculos y del 45% para productos hortofrutícolas.

Lo cierto es que, de estas cifras, muy poco se recupera o se reutiliza, por lo que el proyecto Agrimax tiene como objetivo reducirlas mediante la evaluación de tecnologías sostenibles para la valorización de los residuos generados a lo largo de la cadena alimentaria con el objetivo de producir biocompuestos con potencialidades de reutilización en diferentes sectores de la cadena agroalimentaria.

La valorización de estos residuos de los sectores agroalimentarios no solo tiene una justificación medioambiental, sino que hay que abordarlo como un factor de competitividad y de economía circular, además de abrir un enorme potencial sin explotar para el desarrollo de nuevos materiales y productos innovadores derivados de fuentes de residuos agrícolas.

Es, por tanto, imprescindible en nuestro entorno, potenciar todos los aspectos de la economía circular mediante la innovación en un sector tan importante como es el agrícola como un paso más hacia una producción de alimentos más sostenible medioambientalmente en el entorno de la UE. Asimismo, desarrollar nuevas posibilidades de negocio y de generación de sustancias, materiales y productos innovadores a partir de desechos o subproductos, generando un valor añadido tanto para los agricultores como para las industrias de procesado de alimentos contribuirá a la sostenibilidad económica del sector.

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Figura 1. Esquema del proyecto Agrimax.

En el caso del desperdicio alimentario es donde el proyecto europeo Agrimax, en el que participan 29 instituciones y empresas de 12 países, pretende aportar su grano de arena y ayudar a minimizar esta problemática, a la vez que generar oportunidades de negocio aprovechando los residuos generados tanto en la agricultura como en la industria agroalimentaria.

Generar valor añadido para los subproductos y deshechos del tomate, cereales y olivo

Los productos en los que se centra el proyecto Agrimax son representativos de la agricultura de la UE, pues ésta es la mayor productora mundial de trigo (156 millones de TM), avena (7 millones de TM), aceite de oliva (1,6 millones de TM y en la que España e Italia tienen un papel predominante) y una reconocida zona productora de hortalizas (10,3 millones de toneladas de tomates en 2018 principalmente de Italia y España) y de patatas, en la que destaca Alemania.

Con respecto a los desechos generados durante el procesado, cada año en la UE se producen alrededor de 65.000 toneladas de proteína a partir del jugo de vegetales y 140.000 toneladas de pulpa seca de patata procedente de la extracción de almidón, unas 200.000 toneladas de residuos sólidos de tomate (cáscaras y semillas) y unos 7 millones de toneladas de planta de tomate. El procesado de 1 tonelada de aceitunas genera aprox. 800 kg de orujo con una elevada fracción de fibra. En cuanto a los cereales, aproximadamente un 35% de la producción total se pierde o desperdicia dando como resultado más de 140 millones de toneladas de biomasa, mientras que, por ejemplo, el subproducto de la avena tiene una composición relativamente alta en celulosa (41%).En muchos casos, estos subproductos se destinan a la alimentación animal sin ningún tratamiento adicional, como material orgánico para compostaje, como fertilizante vegetal, como material de entrada en procesos de combustión o incineración para obtener energía o, si no se encuentra una aplicación viable, son depositados en vertederos. Son aplicaciones que no generan valor ni para los agricultores ni para la industria, siendo solamente formas de reducir los costes de eliminación, a pesar de que todavía contienen cantidades significativas de compuestos valiosos y generan un coste de miles de millones de euros en la gestión de residuos.

Procesar los subproductos y desperdicios agroalimentarios para generar nuevas alternativas

El proyecto Agrimax ha desarrollado dos biorrefinerías piloto (en Lleida, y en Canneto sull’Oglio, Italia), además de una ya existente, para el procesado de estos desperdicios, generando desde aditivos o componentes básicos para biopolímeros aromáticos a nuevas fibras celulósicas para ser utilizadas como aditivos en alimentos, envases, fibras naturales, revestimientos para envases metálicos, antibacterianos o antioxidantes como aditivos para alimentos y envases, proteínas y carbohidratos solubles como alimentos.

Estos compuestos obtenidos se aplicarán en:

  • Envasado: envases bioplásticos flexibles y rígidos, envases activos y de barrera, recubrimientos de base biológica para envases metálicos, biocompuestos, así como envases secundarios.
  • Alimentación: aditivos, ingredientes, recubrimientos, como medio de cultivo para microorganismos utilizados en la elaboración de alimentos y en productos alimenticios mejorados o enriquecidos.
  • Agricultura: bioplásticos que incorporan fertilizantes para ser posteriormente triturados e incorporados al suelo y biofertilizantes avanzados derivados de desechos con propiedades bioestimulantes y de biocontrol.
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Figura 2. Residuos agrícolas y de procesado de alimentos seleccionados en el proyecto Agrimax, origen de las materias primas, estacionalidad, socios del proyecto, y países con biorrefinerías planificadas (naranja) y existentes (rojo).

Es importante destacar que Agrimax está desarrollando también una plataforma de software integrada para facilitar la cooperación entre los suministradores de producto, los procesadores y sus clientes a lo largo de esta nueva cadena de valor.

El proyecto tiene, pues, una componente de economía circular, al reutilizar desechos en la propia generación de nuevos alimentos y en su envasado, siendo uno de sus objetivos la de desarrollar y demostrar la viabilidad técnica y económica de los biocompuestos obtenidos. Para ello el proyecto ha diseñado dos nuevas plantas piloto (biorrefinerías), flexibles y modulares, basadas en tecnologías asequibles, para procesar una amplia variedad de materias de deshecho y poder procesar, así, múltiples materias primas para hacer frente a las fluctuaciones estacionales de disponibilidad y calidad, mejorando la eficiencia y el rendimiento mediante la optimización y el seguimiento de los procesos.

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Tabla 1. Ingredientes obtenibles y porcentajes de éstos en el subproducto.

‘Nuevas’ materias primas y sus aplicaciones

Los diferentes subproductos o residuos que se estudian en Agrimax generan la posibilidad de recuperar una serie de ingredientes funcionales, compuestos bioactivos, materias primas recuperadas, etc., siendo sus aplicaciones muy diversas, tanto en la propia industria alimentaria como en otros sectores como el cosmético o el farmacológico, por citar algunos.

En el caso del tomate, la producción europea supera los 15 millones de toneladas, lo que conlleva unas 205.000 toneladas anuales de residuos procedentes de su procesado, de forma particular en los países con mayor producción como son Italia y España. Un volumen tan considerable de residuos hace interesante buscar aplicaciones que valoricen estos subproductos o residuos (en función de cómo se miren).

Por su parte, la proteína de patata es de gran valor desde el punto de vista nutricional, pero también aporta interesantes propiedades tecno-funcionales. El proyecto ha mejorado aún más el proceso de extracción y su aplicación en el sector del envase y como ingrediente alimentario. También se ha centrado en el tema de la producción oleícola, la recuperación de compuestos fenólicos de las aguas residuales de las almazaras es mucho más conocida que la que utiliza el orujo y las hojas de olivo, también ricos en compuestos fenólicos de gran actividad, especialmente la oleuropeína (utilizada en cosmética). Puesto que el principal inconveniente es el coste de extracción, Agrimax se ha centrado en la recuperación de los polifenoles de orujos y hojas de olivo para generar biomateriales, aromas y fibras dietéticas, así como potenciadores del sabor en preparados vegetales, ingredientes funcionales en preparados vegetales y en productos de IV gama, aspectos del proyecto en el que el IRTA participará de forma muy activa.

Los subproductos industriales del procesamiento del tomate y la aceituna también contienen una cantidad significativa de compuestos bioactivos que podrían usarse para proporcionar una fuente natural y sostenible de antioxidantes para la formulación funcional de alimentos. Es el caso de los fitoquímicos como el licopeno, los carotenoides o los polifenoles que podrían utilizarse como ingredientes para la formulación de alimentos funcionales ricos en antioxidantes. En este apartado, el IRTA ha estudiado la aplicación del licopeno como ingrediente antioxidante y colorante en productos panificables y en otros productos tales como los purés, los zumos, así como otros preparados vegetales.

El salvado de cereales representa uno de los subproductos de procesamiento agrícola más generados y contiene cantidades interesantes de ácido ferúlico que posee actividades antioxidantes, antibacterianas, fotoprotectoras y puede usarse también como aditivo, modificado químicamente si es necesario, en la formulación de polímeros y en la industria alimentaria. Agrimax ha trabajado en aumentar el rendimiento en la recuperación del ácido ferúlico, optimizando y mejorando el proceso al combinar el tratamiento enzimático real con un pretratamiento por explosión de vapor del salvado de trigo, superando así su escasa disponibilidad para su aplicación en agricultura y en envases. Su aplicación como compuesto antioxidante y antimicrobiano en productos de IV gama ha sido motivo de los trabajos del IRTA en este apartado, así como el de la aplicación del producto en recubrimientos comestibles para alargar la vida útil en vegetales de IV gama. También se ha investigado en el IRTA el extracto de proteína procedente de cereales como ingrediente para ser utilizado en la industria panificadora.

Otras aplicaciones: desde producir microorganismos a bioplásticos y biofertilizantes

Otro aspecto es el de la producción de microorganismos de interés industrial (como son las levaduras utilizadas en el pan o en el proceso de vinificación, entre otros) mediante el desarrollo de un medio de cultivo económico como fórmula para la producción de grandes cantidades comerciales. El IRTA ha explorado los subproductos de la industria del tomate, la patata y los cereales como fuentes de nitrógeno y carbono de bajo coste para ser utilizados como componentes de medios de producción para el crecimiento de agentes microbianos para la industria alimentaria.

Las tendencias actuales se orientan hacia la generación de bioplásticos degradables para reducir el uso de plástico para envases (unos 50 millones de TM/año en la UE) o, en el caso de envases metálicos, ofrecer alternativas al uso de ftalatos i bisfenol A en los recubrimientos. Por su parte, los consumidores demandan nuevos productos más saludables que contengan aditivos naturales o nuevos alimentos funcionales. En el campo agrícola tienen cada vez más interés los bioplásticos y los biofertilizantes como alternativas medioambientalmente sostenibles y sustitutivas de los plásticos y fertilizantes sintéticos utilizados en la actualidad.

Los envases activos y los recubrimientos comestibles con compuestos bioactivos están diseñados para liberar o absorber sustancias hacia o desde los alimentos o el entorno que los rodea. En cuanto a los compuestos que estarán disponibles para la valorización en la aplicación en envases activos en el proyecto, los compuestos fenólicos como los hidroxitirosoles contenidos en los residuos de aceituna o en el salvado de trigo tienen propiedades antioxidantes muy interesantes. Además, los polifenoles del orujo de aceituna pueden ser usados en envases activos y revestimientos comestibles para aumentar la vida útil de los productos alimenticios.

Las principales aplicaciones de las fibras de celulosa para biocompuestos son como agente reforzante para mejorar la resistencia de las pulpas producidas por procesado termomecánico, como barrera en papel antigrasa y como componente de refuerzo en revestimientos de papel. En la actualidad no hay productos de fibras de celulosa a partir de desechos agrícolas fabricados a escala comercial en Europa para aplicaciones alimentarias. Agrimax estudiará las propiedades de las dispersiones de fibra de celulosa basadas en procesos de microfibrilación principalmente como espesante y estabilizador de suspensión de productos alimenticios.

La producción de biopolímeros (materiales obtenidos a partir de micelio) producidos por hongos mediante procesos naturales a partir de desechos agrícolas (salvado, paja, rastrojos y cascarilla de cereales) tiene potencial para reemplazar a los plásticos sintéticos utilizados en aplicaciones de paquetería y también como macetas de vivero de plantas.

Muchos acolchados plásticos biodegradables disponibles comercialmente son películas hechas de almidón vegetal mezcladas con otros polímeros y/o plastificantes que, aunque han demostrado un buen rendimiento mecánico y buena biodegradabilidad, su precio es demasiado alto para atraer la atención de los agricultores e introducirlos en el mercado. Además, su vida útil no es suficiente para la duración o necesidades requeridas del cultivo. Las macetas biodegradables son conocidas en la industria de viveros e invernaderos y el proyecto Agrimax ha dedicado esfuerzos para obtener nuevos biocompuestos aptos para la extrusión de films y para el moldeado por inyección de macetas basados en la combinación de biopoliésteres comerciales y otras sustancias desarrolladas en el proyecto a partir de residuos agroindustriales como los plastificantes, antimicrobianos, cargas orgánicas y fracciones ricas en proteínas.

La fertilización mineral con materia orgánica (biofertilización), representa una alternativa para la agricultura sostenible, y de ahí la tendencia actual a valorizar los residuos orgánicos como fertilizantes, en especial de las industrias agroalimentarias.

Además, los composts también se pueden utilizar para la extracción de sustancias húmicas solubles homogeneizándolos. La gama de fertilizantes comerciales obtenidos de nuevas corrientes de desechos orgánicos se ha diversificado en sus formas sólidas (compost) y líquidas (fertilizantes órganominerales) y se ha mejorado su calidad, incorporando propiedades bioestimulantes y agentes de biocontrol vegetal.

En definitiva, el proyecto Agrimax pretende demostrar la viabilidad técnica y económica de una serie de subproductos y desechos obtenidos a lo largo del proceso de producción agroalimentario, valorizar dichas sustancias, asegurar el suministro regular de éstas en las plantas de tratamiento/procesado y maximizar su potencial comercial.

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