Entre 118 y 138 millones de toneladas de residuos orgánicos se generan anualmente en todo el mundo. De esta cifra, la cadena de producción y distribución de alimentos es responsable de unas 100 millones de toneladas. Apenas alrededor del 25% de todos estos desechos biológicos son reciclados. El 75% restante se desperdicia, lo que representa una enorme pérdida de recursos potenciales y un gran daño al medio ambiente.
Estas cifras surgen de un informe publicado en 2018 por la Agencia Europea de Medio Ambiente. Sus estadísticas son las más recientes disponibles y probablemente estén subestimadas porque se basan en datos de 2011.
Convertir los desechos en recursos (o «convertir la basura en efectivo», en la jerga más reciente) es uno de los drivers de la economía circular. Cuando los residuos provienen de la biomasa, forman parte de lo que llamamos ‘bioeconomía circular’. El tema se aborda de una manera muy interesante en un artículo reciente publicado en Advanced Materials.
«En nuestro grupo, hemos visto desechos y residuos de diversos tipos como materias primas durante más de una década. Realizamos una revisión crítica de la literatura y reposicionamos el estado del arte en estrategias para convertir las pérdidas y los desechos agroalimentarios en bioplásticos y materiales avanzados. Buscamos argumentos que no justifican hacerlo, pero no pudimos encontrar ninguno. Es un ganar-ganar», dijo Caio Gomide Otoni, primer autor del artículo.
Otoni es profesor del Departamento de Ingeniería de Materiales de la Universidad Federal de São Carlos (DEMA-UFSCar), en el estado de São Paulo, Brasil, y creador de un grupo denominado maTREErials.
Como alternativa al reciclaje rústico y no muy favorable para el medio ambiente de los residuos agroindustriales utilizados, como por ejemplo, como alimento para la ganadería, el estudio muestra que la biomasa que habitualmente se tira o está infrautiliza puede servir como materia prima de bajo coste para producir bioplásticos y materiales avanzados utilizables en una amplia gama de dispositivos de alto valor añadido.
Las aplicaciones van desde envases multifuncionales con propiedades antivirales, antimicrobianas y antioxidantes hasta equipos electrónicos flexibles, dispositivos biomédicos, generación de energía, equipos de almacenamiento y transmisión, sensores, aislamiento térmico y acústico, cosméticos, entre muchos otros.
«El nexo alimentos-materiales-energía es muy relevante para la bioeconomía circular. Nos propusimos presentar las estrategias más avanzadas para deconstruir los residuos agroalimentarios, convertir el resultado en bloques de construcción monoméricos, poliméricos y coloidales, y sintetizar materiales avanzados sobre esa base», dijo Daniel Souza Corrêa, co-autor del artículo.
Correa es investigador del Laboratorio Nacional de Nanotecnología para la Agroindustria (LNNA), una rama de la Corporación Brasileña de Investigación Agropecuaria (EMBRAPA) en São Carlos, y profesor de química y biotecnología en la UFSCar.
La conversión de las pérdidas y el desperdicio de alimentos en «materiales verdes» industriales avanzados es una opción de política emergente en los países más desarrollados, como lo ejemplifica el Pacto Verde Europeo. «La bioeconomía circular maximiza el uso de corrientes laterales y residuales de la agricultura, el procesamiento de alimentos y las industrias forestales, reduciendo así la cantidad de residuos enviados a los vertederos», afirma el sitio web oficial de la Comisión Europea sobre el programa.
El artículo de Otoni y sus colegas sostiene que si la estratosfera se considera un límite, no existe tal cosa como «tirarlo afuera». Convertir los desechos en recursos útiles es la alternativa racional a cubrir el planeta con basura.
«La composición compleja y heterogénea de la biomasa derivada de las pérdidas y el desperdicio de alimentos plantea desafíos tecnológicos y económicos», dijo Otoni. “Tenemos que abordar lo que se puede llamar la ‘obstinación de la biomasa a la deconstrucción’. Otro factor adverso es la estacionalidad de la producción agroindustrial. Ciertos tipos de residuos son abundantes en determinadas épocas del año y escasos en otras. Incluso cuando están disponibles, su composición suele ser variable. Pero el principal obstáculo para el reciclaje a gran escala [creativamente reciclar materiales en nuevos productos con mayor valor ambiental] es de naturaleza política. La esperanza es que las startups y las empresas altamente innovadoras puedan superar estas barreras y hacer avanzar el proceso».
Las rutas tecnológicas para hacerlo existen, como muestra el artículo. Sus autores ya los dominan a escala de laboratorio, o según el caso, a escala semi-piloto o piloto. «Se pueden citar varios ejemplos, incluida la producción de materiales a partir de residuos de mango, banano, trigo y anacardo, entre muchos otros», dijo Henriette Monteiro Cordeiro de Azeredo, también coautora del trabajo e investigadora de LNNA-EMBRAPA.
Las imágenes siguientes muestran los materiales resultantes del procesamiento mínimo de zanahorias en una escala semi-piloto en LNNA. Un claro ejemplo del potencial de conversión de desechos de alimentos en bioplásticos.
Los investigadores también han producido espuma antimicrobiana a partir de bagazo de caña de azúcar, envases que contienen quitina extraída de exoesqueletos de crustáceos e insectos y partículas estabilizadoras de emulsiones con aplicaciones potenciales en la fabricación de productos farmacéuticos, cosméticos y pinturas.
Como puede verse, esta investigación muestra fuertes afinidades con la economía de un país como Brasil, el mayor productor mundial de caña de azúcar y naranjas, y líder en la producción de muchos otros cultivos alimentarios. También vale la pena recordar que una fuente muy importante de pérdidas y desperdicio de alimentos está asociada con las frutas y hortalizas: aproximadamente un tercio de la cantidad total producida se pierde de un extremo de la cadena al otro.
«Una gran proporción de las pérdidas y el desperdicio de alimentos contiene altos niveles de vitaminas, minerales, fibra y proteínas, todos los cuales idealmente podrían convertirse nuevamente en alimentos», dijo Otoni.
«Sin embargo, la mayor parte se clasifica como inadecuada y se rechaza en base a estándares microbiológicos y sensoriales. De ahí la alternativa de convertir los desechos en plataformas químicas y materiales útiles con aplicaciones potenciales en dispositivos de alto valor agregado. Dado el gran y creciente volumen de desperdicio de alimentos, los productores de alimentos están genuinamente interesados ??en valorizar estos flujos».
Un ejemplo es el bioplástico comestible desarrollado por Luiz Henrique Capparelli Mattoso, uno de los líderes de esta línea de investigación en LNNA-EMBRAPA. La investigación se realiza en red, con contribuciones de decenas de investigadores en este campo específico. Los otros coautores del artículo son Bruno Mattos, investigador de la Universidad Aalto en Finlandia; Marco Beaumont, investigador de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida (BOKU) en Viena, Austria; y Orlando Rojas, director del Instituto de Bioproductos de la Universidad de British Columbia en Canadá.
Según Mattos, «la calidad de los componentes básicos obtenidos a partir de la biomasa residual es la misma que la de las fuentes más puras y menos procesadas, como el algodón o la pulpa de papel. Sin embargo, los residuos contienen otras moléculas residuales, como la pectina y la lignina, que ofrecen una paleta más amplia de propiedades que se pueden explorar para la introducción de funcionalidad en bioplásticos».