La investigación avanza cada vez más hacia la sostenibilidad y la economía circular. Desde el aprovechamiento de algas gallegas con fines saludables hasta las iniciativas del sector lácteo que transforman sus subprodutos en bioplásticos, se multiplican los proyectos que buscan dejar huella en la rubia contra lo cambio climático. Ahora, se abre una nueva frente: el uso de insectos para fabricar microfilms. Este es el eje de la tesis del doctorando industrial Nuno Muñoz Seijas, que desarrolla su trabajo en el Laboratorio Cifga, una empresa químico-farmacéutica dedicada a la producción de materiales de referencia para los sectores agroalimentario, textil y cosmético.
La investigación nace de la colaboración entre la Universidad de Vigo y Cifga, y se centra en un insecto comestible aprobado por la Unión Europea: el Tenebrio molitor. A partir de procesos de bajo impacto ambiental, Muñoz Seijas explora como aprovechar las propiedades de este insecto en su fase adulta para obtener quitosano, una sustancia con la que fabricar biofilms.
Estos biofilms funcionan como un “pack activo”, en palabras de Muñoz Seijas: un envase alimentario con cualidades que van más allá de la simple protección física. Incorporan barreras contra la radiación ultravioleta, efecto microbiano, capacidad de prolongar la vida útil de los productos e incluso encapsular compuestos de interés.
Gracias al apoyo de la Xunta de Galicia a través del programa Doctorados Industriales de la Consellería de Educación, Ciencia, Universidades e FP, Nuno Muñoz está contratado en Cifga desde la convocatoria de 2023. Su tesis se integra en la línea de investigación del grupo BiotecnIA del Campus Agua de Ourense, especializado en biotecnología industrial e ingeniería ambiental. Con este proyecto, Muñoz Seijas da su primero paso firme en la carrera académica.
Trabajo con insectos
Para definir con que proteína centrar su investigación, Nuno Muñoz inició el proyecto caracterizando cuatro especies de insectos: tres autorizadas para el consumo humano (Acheta domesticus, Locusta migratoria y Tenebrio molitor) y una destinada a la alimentación animal (Hermetia illucens). Analizaron parámetros como los niveles de proteína, aminoácidos, humedad, grasas y quitina, un polisacárido natural clave en el proyecto. La quitina es uno de los biopolímeros más abundantes de la Tierra y se utiliza como agente cicatrizante, espesante y estabilizador tanto en alimentos como en medicamentos.
Tras el análisis, el equipo optó por los adultos de Tenebrio molitor, convencionalmente conocido como bicho de la harina y perteneciente a la familia de los escarabajos. “De todos los insectos estudiados, es el que más quitina presenta y es un subproduto de la producción de larvas”, explica Muñoz. Esto resulta relevante, ya que las larvas se emplean para elaborar harinas de insecto destinadas a la nutrición humana y animal, mientras que los adultos, una vez finalizado su ciclo vital, se descartan por completo.
Sin embargo, estos adultos presentan un inconveniente: contienen un factor antinutritivo que dificulta la absorción de la proteína cuando se combina con ella. Ante este problema, el proyecto avanzó hacia la segunda fase, la producción de quitosano. “Es la misma molécula que quitina, pero se obtiene mediante un proceso llamado desacetilación“, explica el investigador.
Tradicionalmente, este proceso se realiza con solventes muy agresivos para el medio ambiente, en particular hidróxido de sodio en concentraciones del 50 al 80%. “Esto supone un contaminante muy fuerte que en España ni siquiera está permitido”, añade Muñoz, pues solo se lleva a cabo en países con una legislación más permisiva.
Quitosano como material
El fin de reducir la contaminación del proceso, el equipo de Muñoz Seijas trabaja en la extracción de la quitina a partir del insecto, previamente separada de la proteína. Uno de los pilares de su tesis se centra en el uso de solventes eutéticos profundos naturales, compuestos de origen natural que unen dos sustancias mediante puentes de hidrógeno. “Hicimos diferentes combinaciones de estos solventes y empleamos la harina de Tenebrio molitor para comprobar si era posible separar la proteína de la quitina”, explica Muñoz Seijas.
En una primera fase lograron la separación con éxito, y posteriormente optimizaron la extracción de ambas sustancias. El proceso se centró en identificar cual de los solventes permitía obtener una mayor cantidad de proteína y quitina. “Una vez acabado esto, pasamos a optimizar el método”, añade el investigador, variando parámetros como la temperatura, el tiempo de reacción y la relación líquido-sólido. El resultado fue un rendimiento muy elevado: alrededor del 80% en la separación.
A partir de la quitina y la proteína obtenidas, el equipo está creando nuevos solventes eutéticos profundos con diferentes mezclas, con el propósito de transformar la quitina en quitosano reduciendo al máximo el impacto ambiental de un proceso que, de manera convencional, resulta altamente contaminante.
Solventes eutéticos profundos naturales
Los solventes eutéticos profundos naturales (NADES, por sus siglas en inglés) se forman cuándo dos o más compuestos naturales se combinan para dar lugar a una mezcla con un punto de fusión inferior al de sus componentes puros. Gracias a esta propiedad, el equipo consiguió avanzar hacia un proceso más sostenible: «Obtuvimos un rendimiento igual que un proceso químico, de un 45-50%».
Actualmente, el trabajo contempla la posibilidad de incorporar alguna etapa química adicional. «Permitiría reducir significativamente el uso de reactivos a nivel industrial», añade el investigador.
El proyecto se define por el desarrollo de tratamientos de bajo impacto ambiental, ya que la modificación tradicional del proceso de hidrólise de moléculas implica la generación de gases de efecto invernadero, altos costes energéticos, hídricos y de gestión de residuos. Por el contrario, los NADES tienen la ventaja de ser reutilizables, como demuestran los ensayos del equipo, en los que se lograron hasta tres ciclos de reaproveitamento.
La visión sostenible del proyecto no se limita al uso de estos solventes, sino que también se refuerza con la elección de los insectos como materia prima: «La producción de insectos comestibles es extremadamente sostenible en comparación la otras fuentes de proteína convencionales», aclara el doctorando industrial de Cifga. Su consumo de agua es mínimo, las emisiones de gases de efectos invernadero son prácticamente nulas y el índice de conversión alimentaria es mucho más eficiente que en el caso del ganado vacuno o porcino, ejemplos habituales en la producción de proteína animal.
Múltiples aplicaciones, como el biofilm
El biofilm constituye el resultado final a lo que aspira el proyecto de Nuno Muñoz y su equipo. La idea es aplicar este material en el sector alimentario, tanto en productos elaborados como en compuestos proteicos. «Queremos crear encapsulados de proteínas de una manera natural», explica el investigador, especialmente para aquellos alimentos con vida útil reducida o baja estabilidad.
No ámbito de la alimentación en general, el objetivo es desarrollar un packaging inteligente, una alternativa sostenible al plástico, a partir de biomateriais derivados del Tenebrio molitor. Durante una estancia en Oporto, apoyada por la Agencia Gallega de Innovación, Muñoz pudo elaborar un primero encapsulado con quitosano comercial para comprobar la respuesta del material.
«Siempre busqué la economía circular y la reutilización de subprodutos de otros procesos», señala. En esta línea, descubrió que la proteína del bicho de la harina, de buena calidad, estaba siendo infrautilizada. «Desconocía totalmente el potencial de la quitina y del quitosano, pero tienen un gran número de aplicaciones», añade. Entre ellas destacan su uso en materiales quirúrgicos, como pesticida natural en plantas, o como emulsionante y conservante en alimentación.
Con todo, el mercado del quitosano sigue estando en una fase incipiente. «Mi idea es centrarme en la quitina y en el quitosano, me parece el más prometedor», afirma Muñoz. De hecho, en el campo de la medicina ya se desarrollaron complejos capaces de transportar fármacos a zonas específicas del cuerpo utilizando estos materiales. El abanico de posibilidades, por lo tanto, es amplio y en constante expansión.
Una aportación para la economía circular
Aunque Nuno Muñoz se encuentra en los primeros pasos de la vida investigadora, los resultados que está alcanzando apuntan a mejorar con un impacto directo en la sociedad. Desde lo plano científico, su tesis destaca por el protagonismo que le otorga a los insectos destinados a la alimentación humana. «No existen trabajos que vinculen esta especie con los solventes eutéticos profundos», subraya el doctorando, situándose como pionero en este campo.
El aprovechamiento de insectos comestibles puede generar cambios relevantes tanto a nivel social como empresarial. El biofilm desarrollado a partir de su investigación tiene potencial para aplicarse en el sector alimentario o mismo en la acuicultura, donde el equipo ya comenzó a obtener resultados iniciales.
No obstante, el mayor impacto reside en el ambiental: «El objetivo es conseguir un proceso industrializado y económico para producir quitina de manera sostenible», explica Muñoz. Por el momento, los ensayos se realizan la escala de laboratorio, pero el objetivo último es generar alimentos nutricionalmente más enriquecidos, con mejores propiedades y mayor aportación energética.
No Laboratorio Cifga, donde se desarrolla el proyecto, no existe una línea específica dedicada a los insectos. Su trabajo se centra en el análisis de moléculas, en la trazabilidade y en el desarrollo químico de materiales. En este contexto entra en juego AMS Lab, el conglomerado empresarial a lo que pertenece Cifga. «El único que cambia es la materia prima, pues ellos trabajan más con toxinas marinas«, aclara Muñoz. Así, su investigación actual se centra en perfeccionar la optimización del proceso de extracción de la quitina, clave para avanzar hacia una economía circular.
