Valorización integral de residuos y subproductos. Economía circular
La producción agrícola y ganadera y sus industrias de transformación generan un importante volumen de subproductos y/o residuos que, en su gran mayoría, pueden ser aprovechados, creando un valor donde antes no lo había. Los sistemas circulares maximizan el uso de materiales con base biológica al final de su vida útil, extrayendo valiosos elementos bioquímicos, y haciendo que pasen a otras aplicaciones diferentes cada vez más básicas, en lo que se llama "uso en cascada". Optimizando el uso en cascada seguimos una gestión circular evitando la extracción de nuevos recursos, y minimizando el volumen de residuos.
El sector agroalimentario demanda la mejora, desarrollo y optimización de tecnologías sostenibles de recuperación y purificación de compuestos orgánicos, tales como proteínas, polifenoles, terpenos, etc., presentes en la mayoría de biomasas residuales producidas por el sector agrario y agroalimentario, dadas sus propiedades bioactivas, antimicrobianas y antioxidantes, para la formulación de nuevos alimentos funcionales o mejorar su calidad.
Por otra parte, los residuos ganaderos, especialmente los purines y la gallinaza, ricos en nutrientes esenciales, pueden valorizarse mediante las nuevas tecnologías disponibles, convirtiéndose en materias primas secundarias para la producción de biofertilizantes. De este modo, se puede realizar una gestión circular eficiente y sostenible de los residuos, evitando la sobreexplotación de nuevos recursos para la fabricación de fertilizantes inorgánicos.
Programas de trabajo
- Desarrollo de alimentos funcionales con el uso de ingredientes naturales bioactivos
- Desarrollo de películas y recubrimientos comestibles activos con ingredientes naturales
- Incorporación de antioxidantes y antimicrobianos naturales que aumentan la vida útil
- Mejora de la cadena de valor de la biomasa agraria para uso no alimentario
- Valorización de recursos de la industria agroalimentaria para su reintroducción como ingredientes bioactivos y/o tecnológicos dentro de la cadena de producción
- Reducción de los residuos y contaminantes en origen. Estabilización de residuos con producción estacional
- Recuperación de nutrientes como elementos fertilizantes
- Desarrollo y mejora de tecnologías y tratamiento de residuos
- Desarrollo de estrategias de valorización integral de biomasa residual en "cascada" en instalaciones de alimentación flexible
- Extracción y purificación de bioproductos a partir de biomasa residual
- Búsqueda de nuevos usos para los bioproductos
- Calidad de pescado determinada para el uso y valorización de subproductos en la alimentación de peces
Proyectos
Recuperación de biocompuestos de alto valor añadido a partir de residuos agrícolas no valorizados (Agrorecovery)
Recuperación de biocompuestos de alto valor añadido a partir de residuos agrícolas no valorizados (Agrorecovery)
Título
RECUPERACIÓN DE BIOCOMPUESTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO A PARTIR DE RESIDUOS AGRÍCOLAS NO VALORIZADOS (AGRORECOVERY)
Presupuesto total
260.000 €
Presupuesto ITACyL
200.000,00 € (cofinanciado el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural (FEADER). Submedida 16.2 del Programa de Desarrollo Rural 2014-2020)
Período
Enero 2020-Junio 2023
Objetivo general
El proyecto Agrorecovery explora el uso de tecnologías "verdes" de recuperación y purificación de compuestos bioactivos como son el empleo de altas presiones, fluidos supercríticos o el uso de la cromatografía centrífuga contracorriente, de un modo más sostenible y rentable, que permitan validar un modelo piloto de biorrefinería integral basado en la extracción y recuperación de biocompuestos, presentes en subproductos y residuos agrarios y agroalimentarios infravalorizados en Castilla y León.
El objetivo es desarrollar un proyecto piloto para la evaluación técnica de una biorrefinería integral basada en tecnologías de extracción y recuperación fraccionada de biocompuestos para el aprovechamiento de productos y subproductos agrarios del sector del maíz, el lúpulo y los frutos secos, infravalorizados.
Objetivos específicos:
- Identificación y cuantificación de productos, subproductos y residuos potencialmente valorizables, generados por cada uno de los subsectores agrarios analizados (maíz, frutos secos y lúpulo) a nivel regional.
- Selección y optimización de tecnologías "verdes" para la extracción y purificación de compuestos bioactivos.
- Optimización de la purificación y recuperación de biocompuestos mediante Cromatografía Centrífuga Contracorriente (CCC).
- Estudio económico y de mercado para la selección de aplicaciones para los biocompuestos recuperados en base a su pureza.
- Definir estrategias piloto integrales de recuperación y obtención fraccionada de compuestos bioactivos para evaluar la viabilidad de un Biorrefineria integral multiproducto.
Resultados obtenidos:
Con este proyecto se ha contribuido a aumentar el conocimiento sobre tecnologías ¿verdes y sostenibles¿ para la recuperación integral en cascada de biocompuestos naturales con propiedades bioactivas en estrategias de biorrefinería multiproductos, cada vez más demandados por múltiples sectores industriales, a partir de biomasas agrarias infrautilizadas o no valorizados como lúpulo, cáñamo, maíz y frutos secos. Durante el desarrollo de este proyecto se ha realizado la identificación, cuantificación y caracterización de los productos, subproductos y residuos generados para los subsectores analizados a nivel regional, generando un inventario de subproductos obtenidos del cultivo del maíz, los frutos secos, el lúpulo y el cáñamo valorizables para la recuperación de compuestos bioactivos. Para cada uno de los subproductos y/o residuos evaluados han sido evaluadas y optimizadas las condiciones de operación para maximizar la recuperación de compuestos bioactivos. Asimismo, se ha realizado la optimización y validación de tecnologías verdes de extracción y recuperación de compuestos bioactivos a partir de diversos productos y subproductos, incluyendo cáñamo, lúpulo, frutos secos y maíz. De las optimizaciones realizadas se concluye que los subproductos de frutos secos, especialmente los de pistacho y castaña, tienen un gran potencial de uso por la elevada cantidad de compuestos fenólicos que contienen, mayoritariamente taninos. Además, presentan unas fuertes actividades antioxidantes pudiendo ser utilizados tanto en la industria agroalimentaria como la industria cosmética y nutraceútica. Con respecto al lúpulo, se ha avanzado significativamente en la capacidad de análisis de productos y subproductos de lúpulo. Se ha optimizado el proceso de recuperación de las principales fracciones de los conos de lúpulo maximizando la extracción de compuestos bioactivos. Se han evaluado las propiedades bioactivas de los extractos obtenidos, incluyendo su capacidad antimicrobiana frente a bacterias gram-positivas (Staphylococcus aureus), gram-negativas (Escherichia coli) y hongos (Aspergillus níger).En relación al cultivo del cáñamo, se han puesto a punto métodos de determinación de sus principales biocompuestos, incluyendo cannabinoides. Aunque los trabajos futuros se centrarán en la búsqueda de aplicaciones de las fibras constituyentes del cáñamo.En relación al cultivo de maíz en el marco de este proyecto, se ha identificado la potencialidad de utilizar el rastrojo de maíz como materia prima en procesos de bioconversión. Si bien para garantizar un aprovechamiento industrial para fines bioeconómicos de los residuos de cultivos como el maíz. Por tanto, es necesaria una investigación más profunda en nuestra región que debe realizarse en un programa agronómico, que quedaría fuera de este proyecto. También se ha se ha trabajado en la optimización de las condiciones de recuperación de compuestos mediante cromatografía centrífuga a contracorriente (CCC) con el objetivo de separar y recuperar ácido gálico de los extractos obtenidos a partir de erizo de castaña, cáscara y piel de castaña y pericarpio de pistacho.Además, se han abordado estudios de mercado, sostenibilidad y viabilidad económica de los bioproductos identificados y recuperados en el proyecto y se han definido estrategias piloto integrales de recuperación y obtención fraccionada de compuestos bioactivos para evaluar la viabilidad de un Biorrefinería integral multiproducto con el fin de mejorar la sostenibilidad y rentabilidad de estos cultivos mediante estrategias de Bioeconomía circular agroalimentaria.
Difusión del proyecto
La difusión a través de publicaciones científica y charlas en jornadas ha sido y es una herramienta clave para divulgar y dar a conocer los resultados de dicho proyecto, contando con asociaciones que representen al sector.
Reunión inicial del proyecto. Noticia en la web del ITACyL y difusión en redes sociales.
Divulgación:
Noticias: Reunión inicial del proyecto AGRORECOVERY - ITACyL Portal Web
Folleto informativo (y lo incluiríamos)
Infografías ( y las incluiríamos)
Artículos científicos:
1. Paniagua-García, A. I., Ruano-Rosa, D., & Díez-Antolínez, R. (2023). Fractionation of high-value compounds from hops using an optimised sequential extraction procedure. Antioxidants, 13(1), 45. https://doi.org/10.3390/antiox13010045
Artículos en revisión:
2. BCAB-D-25-01466. Paniagua-García, A. I., González-Rojo S., Díez-Antolínez, R. Accelerated solvent extraction as an alternative for the recovery of phenolic compounds from chestnut bur: optimization of extraction conditions. Biomass Conversion and Biorefinery (En revision. Pendiente decision final del Handling Editor¿s)
Artículos en preparación:
3. Paniagua-García A.I. *, Gómez-González L., González-Rojo S., Díez-Antolínez R. Optimization of accelerated solvent extraction of phenolic compounds from pistachio hull (Pendiente de envío tras publicación de BCAB-D-25-01466).
Charlas
Jornadas Internacionales de Transferencia Técnico-científicas dentro de XIII Edición de Biocastanea organizada por la Mesa de la Castaña del Bierzo. 17-18 de noviembre de 2022.
Presentación recogida en YOUTUBE: https://www.youtube.com/watch?v=dgelhWOTwPw ( a partir de 2:22:00)