O petróleo cru é esencial para o desenvolvemento industrial, pero dado o aumento da súa demanda mundial e o esgotamento de recursos fósiles cabe buscar alternativas sostibles e renovables. Esta é a misión detrás da investigación de Beatriz Rodríguez Martínez, enxeñeira química e membro do grupo Bio2Val (Biorefinería e Valorización da Biomasa) da Universidade de Vigo, que trata de atopar na pel de pataca unha forma de biomasa a través da simulación de proceso. A pataca é o cuarto cultivo alimentario máis importante do mundo e unha materia prima prometedora, xa que é un residuo agrícola amplamente dispoñible. No laboratorio de Rodríguez Martínez, os residuos pásanse a chamar “subprodutos”.
“En Ourense hai grandes plantacións, e a composición da pel de pataca, rica en amidón e nutrientes, permite que o proceso de obtención de biocombustibles vaia moito mellor sen aditivos”, explica Beatriz Rodríguez. Así, este subproduto oscila entre as 70 e 140 millóns de toneladas métricas anuais. A raíz deste dato, cabe preguntarse se poderá substituír ao petróleo cru co traballo das biorefinerías. Con todo, atopar unha compensación entre viabilidade económica e rendemento ambiental non será tarefa fácil.
A vida útil da pel de pataca remata ao pelala: refúgase ou convértese en produtos de baixo valor, como alimento para animais ou fertilizantes. Con todo, permite producir biogás ou produtos químicos como o ácido succínico e o bioetanol. O primeiro ten importancia na industria química en enerxías renovables, mentres o segundo é un biocombustible biodegradable que emite menos CO2 que os combustibles fósiles. Estes dous produtos serán os protagonistas dos dous escenarios contemplados na investigación, no contexto de maximizar a valoración da pel de pataca.
Escenario 1: ácido biosuccínico
O Escenario 1 da investigación de Rodríguez Martínez consiste na produción única de ácido biosuccínico (AS). Así, a pel de pataca sométese a un pretratamento inicial: unha moedura mecánica para reducir o tamaño da partícula, seguido dunha etapa de licuefacción con tratamento enzimático. Este proceso curta as fibras complexas e convértenas en azucres simples. Pero a verdadeira protagonista do proceso é unha bacteria chamada Actinobacillus succinogenes.
“Hai xente que se dedica a adestrar estes microorganismos, pero tanto o bioetanol como o ácido están moi producidos, polo que hai unha casa dedicada especialmente á súa venda”, sinala a investigadora. Nun paso, esta bacteria consume os azucres fermentables para producir o ácido e, posteriormente, excreta de xeito natural a substancia como ácido succínico. Ao rematar a fermentación, obtense un caldo cheo de bacterias, restos de comida e ácido. Para sacalo, emprégase unha técnica chamada extracción líquido-líquido, que permite atrapar soamente o ácido.
O proceso remata con tres pasos de refinamento: a separación para quitar as impurezas máis grandes, a cristalización para que o ácido se volva sólido, e a purificación para obter cristais de ácido succínico de alta pureza (99,5%). “Tras moitos estudos, comprobei que podía obter ácido biosuccínico do amidón“, subliña.
Escenario 2: un proceso integral
O Escenario 2 baséase na produción de bioetanol coa reutilización do dióxido de carbono liberado para a biosíntese de ácido succínico, acoplando as rutas de conversión. “O proceso é semellante en ambos os casos, pero aquí empregamos a bacteria Saccharomyces cerevisiae“, sinala Beatriz Rodríguez.
O 40% do fluxo envíase a uns tanques onde a bacteria produce bioetanol. Ao fermentar, tamén xera CO2, que se captura para reducir o seu impacto na atmosfera. O resto da glucosa destínase á produción de ácido succínico, pero a bacteria precisa de dióxido de carbono para producilo: a cantidade de glucosa que se dirixe a este proceso depende directamente de canto CO2 libera a Saccharomyces cerevisiae. O obxectivo é que non sobre nin falte nada: “Recirculo o proceso de entrada de ácido, xerando emisións de dióxido de carbono cero ou mínimas“, sinala Rodríguez Martínez. “Estamos buscando a bioeconomía circular“, engade.
Cal é o problema da pel de pataca?
Converter a pel de pataca en biocombustible é importante, e este é o por que. A investigadora explica que estes residuos conteñen unha gran porcentaxe de humidade, polo que cando se descompoñen poden ser atacados por microorganismos e xerar gases de efecto invernadoiro como o metano. Este é o motivo polo cal hai que xestionar este subproduto: “Estamos tirando materias primas para logo mercar outras; é máis rendible usar lixo en vez de gastar diñeiro en novos recursos”, sinala a investigadora da UVigo.
Biocombustibles de segunda xeración como plan B
Nun primeiro momento, os biocombustiles fabricábanse con materias primas de primeira xeración, procedentes de terra cultivable, como os aceites vexetais. “Cada vez somos máis persoas no mundo e non podemos comprometer o uso do campo, polo que o plan B son os residuos agrícolas”, explica Beatriz Rodríguez, pois a pel de pataca é unha materia prima de segunda xeración. Este achado é ao que se dedica a rama de enxeñaría química, coa necesidade de atopar produtos que xeren o menor impacto posible no ambiente. “Pese a que este escenario é moi viable ambientalmente, economicamente non o é, mesmo optimizándoo ao máximo”, aclara. “O mundo réxese por isto”.
Economía ou ambiente?
Unha produción exclusiva de ácido succínico sería a máis rendible economicamente, pero o escenario integrado é o que mellores resultados acada a nivel ambiental. A perda económica deste segundo escenario vén dado polos maiores custos de capital —en reactivos e equipo— e polo baixo valor de mercado do etanol. Con todo, “o ácido ten un prezo á alza e obtelo de forma bio fai que aumente”, lembra. Polo de agora, ningún dos dous escenarios pódese levar a cabo.
Pero o escenario é prometedor. A pesar de que xa existen biorefinerías, o norte peninsular podería ser unha localización viable para a pel de pataca como materia prima de biocombustibles. Para Beatriz Rodríguez, “o primeiro paso é concienciar á xente“, subliña. Os datos de residuos xerados e a escaseza de combustibles fósiles teñen evidencia científica, polo que o obxectivo a longo prazo debe pasar por apostar por solucións que pensen na sociedade, máis aló do valor económico.
Referencia: Potato peel integrated biorefinery design for succinic acid and bioethanol production: Technoeconomic and environmental analysis (Publicado en Journal of Environmental Chemical Engineering)
