El estilo de vida de la sociedad actual conlleva un continuo incremento del consumo de cacao y sus derivados. Esta creciente demanda tiene como principal consecuencia un aumento en la generación de residuos. Una novedosa investigación en el campo de la biotecnología propone una alternativa para gestionar de manera sostenible el residuo mayoritario de la industria chocolatera, la cáscara de cacao.
Este residuo puede ser empleado para la obtención de un tipo de biopolímero plástico biodegradable, el polihidroxibutirato (PHB). Esta aplicación podría ser, además de una solución a la problemática de los residuos orgánicos generados por esta industria, una alternativa al uso de plásticos convencionales derivados del petróleo, combatiendo así de manera simultánea la contaminación medioambiental y el agotamiento de los recursos fósiles.
De residuos a recursos
Los crecientes problemas ambientales generados por la acumulación de residuos orgánicos durante el procesamiento de los alimentos conllevan la necesidad de desarrollar alternativas para su transformación en productos con valor añadido, convirtiéndolos así en recursos.
En este sentido, la Estrategia Española de Economía Circular “España 2030” (EEEC) ha impulsado un nuevo modelo de producción y consumo que tiene como principal objetivo mantener el valor económico de los productos el mayor tiempo posible, minimizando la generación de residuos.
Este concepto de economía circular abarca también a los residuos de la industria alimentaria, incluyendo aquellos provenientes de la industria chocolatera.
Miles de toneladas de biomasa residual
La producción de cacao se ha incrementado de manera continua durante los últimos 40 años. Este crecimiento supone un aumento en la generación de grandes cantidades de residuos orgánicos pertenecientes al grupo de desechos clasificados como “biomasa residual”.
El sector del chocolate produce cada año aproximadamente 700.000 toneladas de dicha biomasa; en concreto, vaina de cacao, pulpa y cáscara del cacao.
La cáscara, parte externa que cubre el grano de cacao y que supone un 10-20 % de su peso total, es generada como subproducto durante el proceso de tostado en la industria chocolatera y es habitualmente descartada como residuo. Sin embargo, debido a su composición, esta biomasa presenta un gran potencial para ser empleada como materia prima en la obtención de diversos compuestos de valor añadido.
Una alternativa biológica al plástico
Por otra parte, debido a problemas medioambientales relacionados con la contaminación por plásticos, así como el agotamiento de los recursos fósiles, la obtención de biopolímeros como una alternativa al plástico ha suscitado gran interés desde hace algunos años.
El polihidroxibutirato (PHB), un tipo de biopolímero, se acumula de manera natural en forma de gránulos intracelulares en diferentes tipos de microorganismos, que los producen como respuesta a situaciones de estrés.
Dicho polímero puede emplearse como alternativa a los plásticos sintéticos gracias a sus propiedades estructurales y mecánicas.
Uno de los principales factores limitantes en la producción industrial del PHB está asociado al elevado coste de los productos empleados como fuentes de carbono. Por ello, es necesario evaluar alternativas que permitan el uso de fuentes de carbono baratas y fácilmente disponibles. En este sentido, los residuos lignocelulósicos, como la cáscara de cacao, resultan una interesante opción para ser empleados como sustrato en procesos de fermentación para obtener PHB.
Una vez sintetizado por los microorganismos, el PHB debe ser extraído y purificado, pudiendo posteriormente ser utilizado como materia prima en los mismos procesos de obtención de los plásticos convencionales.
Los bioplásticos así obtenidos pueden ser utilizados en un amplio rango de aplicaciones en sectores muy diversos (medicina, farmacia, industria agroalimentaria…). Entre las ventajas del uso del PHB destaca que resulta muy fácil de moldear en el proceso de producción de bioplásticos. Asi mismo, es biodegradable y se produce a partir de fuentes renovables, lo que lo convierte en un material sostenible.
Producción de PHB a partir de cáscara de cacao
En un trabajo de investigación que hemos llevado a cabo recientemente en el Grupo de Tecnología de Bioprocesos y Reactores de la Universidad de Oviedo, empleamos por primera vez cascarilla de cacao como sustrato de fermentación para la obtención de PHB, utilizando para ello la bacteria Bacillus firmus.
Los ensayos llevados a cabo permitieron obtener una cantidad de PHB de más de 100 mg por cada gramo de cáscara de cacao seca fermentada, valores muy superiores a los descritos en la bibliografía empleando otros tipos de residuos vegetales como sustrato para la obtención de PHB.
Los resultados de nuestro estudio resaltan el enorme potencial de la cáscara de cacao como sustrato de fermentación para la obtención de compuestos de alto valor añadido. Demuestran, en particular, el interés de utilizar la cáscara como materia prima para la producción de PHB.
Desde un punto de vista ambiental, esta nueva aplicación evitaría la gestión de este subproducto como residuo, contribuyendo simultáneamente a reducir la problemática mundial de la contaminación por plásticos.
Autores:
Amanda Laca Pérez. Profesora en el Área de Tecnologías del Medio Ambiente, Universidad de Oviedo.
Adriana Laca Pérez. Profesora en el Área de Tecnologías del Medio Ambiente, Universidad de Oviedo.
Bess Alicia Newrick Macfarlane. Estudiante de doctorado en Ingeniería Química, Ambiental y Bioalimentaria, Universidad de Oviedo.
Marta Sánchez. Postdoctoral research associate, Universidad de Oviedo.
