A investigación avanza cada vez máis cara á sostibilidade e á economía circular. Dende o aproveitamento de algas galegas con fins saudables ata as iniciativas do sector lácteo que transforman os seus subprodutos en bioplásticos, multiplícanse os proxectos que buscan deixar pegada na loira contra o cambio climático. Agora, ábrese unha nova fronte: o uso de insectos para fabricar microfilms. Este é o eixo da tese do doutorando industrial Nuno Muñoz Seijas, que desenvolve o seu traballo no Laboratorio Cifga, unha empresa químico-farmacéutica dedicada á produción de materiais de referencia para os sectores agroalimentario, téxtil e cosmético.
A investigación nace da colaboración entre a Universidade de Vigo e Cifga, e céntrase nun insecto comestible aprobado pola Unión Europea: o Tenebrio molitor. A partir de procesos de baixo impacto ambiental, Muñoz Seijas explora como aproveitar as propiedades deste insecto na súa fase adulta para obter quitosano, unha substancia coa que fabricar biofilms.
Estes biofilms funcionan como un “pack activo”, en palabras de Muñoz Seijas: un envase alimentario con cualidades que van máis aló da simple protección física. Incorporan barreiras contra a radiación ultravioleta, efecto microbiano, capacidade de prolongar a vida útil dos produtos e mesmo encapsular compostos de interese.
Grazas ao apoio da Xunta de Galicia a través do programa Doutoramentos Industriais da Consellería de Educación, Ciencia, Universidades e FP, Nuno Muñoz está contratado en Cifga dende a convocatoria de 2023. A súa tese intégrase na liña de investigación do grupo BiotecnIA do Campus Auga de Ourense, especializado en biotecnoloxía industrial e enxeñaría ambiental. Con este proxecto, Muñoz Seijas dá o seu primeiro paso firme na carreira académica.
Traballo con insectos
Para definir con que proteína centrar a súa investigación, Nuno Muñoz iniciou o proxecto caracterizando catro especies de insectos: tres autorizadas para o consumo humano (Acheta domesticus, Locusta migratoria e Tenebrio molitor) e unha destinada á alimentación animal (Hermetia illucens). Analizaron parámetros como os niveis de proteína, aminoácidos, humidade, graxas e quitina, un polisacárido natural clave no proxecto. A quitina é un dos biopolímeros máis abundantes da Terra e utilízase como axente cicatrizante, espesante e estabilizador tanto en alimentos como en medicamentos.
Tras a análise, o equipo optou polos adultos de Tenebrio molitor, convencionalmente coñecido como bicho da fariña e pertencente á familia dos escaravellos. “De todos os insectos estudados, é o que máis quitina presenta e é un subproduto da produción de larvas”, explica Muñoz. Isto resulta relevante, xa que as larvas empréganse para elaborar fariñas de insecto destinadas á nutrición humana e animal, mentres que os adultos, unha vez rematado o seu ciclo vital, desbótanse por completo.
Porén, estes adultos presentan un inconveniente: conteñen un factor antinutritivo que dificulta a absorción da proteína cando se combina con ela. Ante este problema, o proxecto avanzou cara á segunda fase, a produción de quitosano. “É a mesma molécula ca quitina, pero obtense mediante un proceso chamado desacetilación“, explica o investigador.
Tradicionalmente, este proceso realízase con solventes moi agresivos para o medio ambiente, en particular hidróxido de sodio en concentracións do 50 ao 80%. “Isto supón un contaminante moi forte que en España nin sequera está permitido”, engade Muñoz, pois só se leva a cabo en países cunha lexislación máis permisiva.
O quitosano como material
A fin de reducir a contaminación do proceso, o equipo de Muñoz Seijas traballa na extracción da quitina a partir do insecto, previamente separada da proteína. Un dos piares da súa tese céntrase no uso de solventes eutéticos profundos naturais, compostos de orixe natural que unen dúas substancias mediante pontes de hidróxeno. “Fixemos diferentes combinacións destes solventes e empregamos a fariña de Tenebrio molitor para comprobar se era posible separar a proteína da quitina”, explica Muñoz Seijas.
Nunha primeira fase lograron a separación con éxito, e posteriormente optimizaron a extracción de ambas substancias. O proceso centrouse en identificar cal dos solventes permitía obter unha maior cantidade de proteína e quitina. “Unha vez acabado isto, pasamos a optimizar o método”, engade o investigador, variando parámetros como a temperatura, o tempo de reacción e a relación líquido-sólido. O resultado foi un rendemento moi elevado: arredor do 80% na separación.
A partir da quitina e a proteína obtidas, o equipo está a crear novos solventes eutéticos profundos con diferentes mesturas, co propósito de transformar a quitina en quitosano reducindo ao máximo o impacto ambiental dun proceso que, de maneira convencional, resulta altamente contaminante.
Solventes eutéticos profundos naturais
Os solventes eutéticos profundos naturais (NADES, polas súas siglas en inglés) fórmanse cando dous ou máis compostos naturais se combinan para dar lugar a unha mestura cun punto de fusión inferior ao dos seus compoñentes puros. Grazas a esta propiedade, o equipo conseguiu avanzar cara a un proceso máis sostible: “Obtivemos un rendemento igual que un proceso químico, dun 45-50%”.
Actualmente, o traballo contempla a posibilidade de incorporar algunha etapa química adicional. “Permitiría reducir significativamente o uso de reactivos a nivel industrial”, engade o investigador.
O proxecto defínese polo desenvolvemento de tratamentos de baixo impacto ambiental, xa que a modificación tradicional do proceso de hidrólise de moléculas implica a xeración de gases de efecto invernadoiro, altos custos enerxéticos, hídricos e de xestión de residuos. Pola contra, os NADES teñen a vantaxe de seren reutilizables, como demostran os ensaios do equipo, nos que se lograron ata tres ciclos de reaproveitamento.
A visión sostible do proxecto non se limita ao uso destes solventes, senón que tamén se reforza coa elección dos insectos como materia prima: “A produción de insectos comestibles é extremadamente sostible en comparación a outras fontes de proteína convencionais”, aclara o doutorando industrial de Cifga. O seu consumo de auga é mínimo, as emisións de gases de efectos invernadoiro son practicamente nulas e o índice de conversión alimentaria é moito máis eficiente que no caso do gando vacún ou porcino, exemplos habituais na produción de proteína animal.
Múltiples aplicacións, como o biofilm
O biofilm constitúe o resultado final ao que aspira o proxecto de Nuno Muñoz e o seu equipo. A idea é aplicar este material no sector alimentario, tanto en produtos elaborados como en compostos proteicos. “Queremos crear encapsulados de proteínas dunha maneira natural”, explica o investigador, especialmente para aqueles alimentos con vida útil reducida ou baixa estabilidade.
No ámbito da alimentación en xeral, o obxectivo é desenvolver un packaging intelixente, unha alternativa sostible ao plástico, a partir de biomateriais derivados do Tenebrio molitor. Durante unha estancia en Oporto, apoiada pola Axencia Galega de Innovación, Muñoz puido elaborar un primeiro encapsulado con quitosano comercial para comprobar a resposta do material.
“Eu sempre procurei a economía circular e a reutilización de subprodutos doutros procesos”, sinala. Nesta liña, descubriu que a proteína do bicho da fariña, de boa calidade, estaba a ser infrautilizada. “Descoñecía totalmente o potencial da quitina e do quitosano, pero teñen un gran número de aplicacións”, engade. Entre elas destacan o seu uso en materiais cirúrxicos, como pesticida natural en plantas, ou como emulsionante e conservante en alimentación.
Con todo, o mercado do quitosano segue a estar nunha fase incipiente. “A miña idea é centrarme na quitina e no quitosano, paréceme o máis prometedor”, afirma Muñoz. De feito, no eido da medicina xa se desenvolveron complexos capaces de transportar fármacos a zonas específicas do corpo utilizando estes materiais. O abano de posibilidades, polo tanto, é amplo e en constante expansión.
Unha achega para a economía circular
Aínda que Nuno Muñoz se atopa nos primeiros pasos da vida investigadora, os resultados que está a acadar apuntan a mellorar cun impacto directo na sociedade. Dende o plano científico, a súa tese destaca polo protagonismo que lle outorga aos insectos destinados á alimentación humana. “Non existen traballos que vinculen esta especie cos solventes eutéticos profundos”, subliña o doutorando, situándose como pioneiro neste campo.
O aproveitamento de insectos comestibles pode xerar cambios relevantes tanto a nivel social como empresarial. O biofilm desenvolvido a partir da súa investigación ten potencial para aplicarse no sector alimentario ou mesmo na acuicultura, onde o equipo xa comezou a obter resultados iniciais.
Con todo, o maior impacto reside no ambiental: “O obxectivo é conseguir un proceso industrializado e económico para producir quitina de maneira sostible”, explica Muñoz. Polo momento, os ensaios realízanse a escala de laboratorio, pero o obxectivo último é xerar alimentos nutricionalmente máis enriquecidos, con mellores propiedades e maior achega enerxética.
No Laboratorio Cifga, onde se desenvolve o proxecto, non existe unha liña específica dedicada aos insectos. O seu traballo céntrase na análise de moléculas, na trazabilidade e no desenvolvemento químico de materiais. Neste contexto entra en xogo AMS Lab, o conglomerado empresarial ao que pertence Cifga. “O único que cambia é a materia prima, pois eles traballan máis con toxinas mariñas“, aclara Muñoz. Así, a súa investigación actual céntrase en perfeccionar a optimización do proceso de extracción da quitina, clave para avanzar cara a unha economía circular.
