Nuevos biopolímeros a partir de caudales de desperdicios de las biorrefinerías
Si bien las biorrefinerías se asocian normalmente con la producción de etanol, también producen pentosa y lignina en caudales secundarios o de desecho que, si bien pueden aprovecharse en la producción de biogás y energía, su rentabilidad y beneficios medioambientales son reducidos. «Las biorrefinerías en desarrollo hoy en día se centran en demasía en un solo tipo de producto, normalmente el combustible y la energía. Necesitamos aprender de las refinerías de crudo, donde la norma 80/20 indica que el 80 % de los ingresos proceden del 20 % de volumen o más de productos de alto valor», indica el profesor Gudbrand Rødsrud, director tecnológico de la biorrefinería noruega Borregaard, socia de BIOREFINE-2G. «Las biorrefinerías deben completar su catálogo de productos con sustancias de alto valor además de con los vectores energéticos masivos». Para ayudarles a conseguirlo, el consorcio de BIOREFINE-2G, en el que participan ocho socios comerciales y académicos activos en el ámbito biotecnológico, dedicaron los últimos cuatro años al desarrollo de un proceso de conversión completamente nuevo. Sin dejar nada a la suerte En su investigación se tuvo en cuenta la cadena de valor al completo. Caracterizaron los caudales secundarios de materias primas forestales y otras fuentes no alimentarias; modificaron genéticamente una cepa de Saccharomyces cerevisiae, una especie de levadura utilizada en la fabricación del vino y la cerveza, a partir de caudales de residuos ricos en pentosa; crearon un proceso nuevo para convertir la pentosa en diácidos y, por último, utilizaron estos diácidos para crear biopolímeros biodegradables. «Hemos adaptado nuestras cepas de levadura para que tengan tolerancia a los entornos adversos que se encuentran en los caudales de residuos. Se modificaron para utilizar sustratos nuevos (xilosa) en la producción de productos nuevos (diácidos)», explica el Dr. Borodina, científico sénior de la Universidad de Dinamarca y coordinador de BIOREFINE-2G. Posteriormente, el equipo generó un proceso de depuración de ácido fumárico a partir de residuos lignocelulósicos fermentados y lograron un grado de pureza adecuado para aplicaciones poliméricas. Los miembros del consorcio consideran que los polímeros creados «podrían sustituir a los basados en petróleo», y pueden dar lugar a productos de gran interés comercial. Entre ellos está el poliuretano termoplástico parcialmente biológico (bio-TPU), con aplicaciones adhesivas y de recubrimiento, y copolímeros de ácido poliláctico (PLA), que pueden utilizarse en embalajes plásticos biodegradables. «Nuestros biopolímeros presentan propiedades especiales y mejoradas como la biocompatibilidad para su empleo en aplicaciones biomédicas, o la reducción de la fragilidad del PLA para su empleo en embalaje», subrayó el Dr. Amador García Sancho, de Aimplas. Hacia la producción a gran escala En un principio, los responsables del proyecto se propusieron ejecutar ensayos conducentes a la ampliación de los procesos de cara a su transferencia a la planta de demostración de Borregaard, socio del proyecto, donde se emplearía su tecnología exclusiva BALI. No obstante, la construcción se ha pospuesto ante la aparición de prioridades nuevas. «Hemos descubierto hace poco una nueva fuente de lignina», indicó el Dr. Rødsrud. «La prioridad de esto es mayor que la de crear una planta BALI nueva y tiene aplicación en los mismos mercados de la lignina. Se continuará con el desarrollo de la tecnología BALI y seguimos y seguiremos trabajando en la mejora de procesos con los que añadir valor a los caudales de lignina». En el ínterin, el consorcio desarrolló un herramental genético para cepas industriales de S. cerevisiae en el que ya trabajan los socios industriales y académicos. El Dr. Borodina manifestó su confianza en la capacidad de las herramientas para crear procesos nuevos basados en levaduras para otras sustancias químicas biológicas. «Se investigará en mayor medida el mercado y los posibles clientes de los polímeros creados en BIOREFINE-2G. El aprovechamiento comercial podría realizarse mediante patentes o mediante la venta de la tecnología a socios interesados. Por último, se investigarán las oportunidades de comercialización relacionadas con nuestros procesos de extrusión reactiva para la producción de polímeros», concluyó.
Palabras clave
BIOREFINE-2G, biopolímeros, residuos, biorrefinería, biotecnología, azúcar, diácidos, PLA, BALI