«La alternativa de los resíduos agroindustriales y forestales frente a los combustibles fósiles para obtener bioplásticos y otros productos tiene resultados prometedores»

Ana Arias, doctora por la Universidad de Santiago de Compostela, fue distinguida con el VIII Premio a la Mejor Tesis Doctoral de la Cátedra AgroBank ‘Calidad e Innovación en el sector agroalimentario’. Destacó por la tesis titulada «Convertir los biorresiduos en biomateriales y productos bioactivos: un ámbito de la economía circular».

En esta entrevista describe cómo desarrolló su investigación, qué importancia tiene la gestión de los residuos agrarios y forestales y también cuáles son los proyectos de investigación en los que está trabajando.

– ¿Cómo fue el proceso de investigación de su tesis y cuáles son los principales resultados que obtuvo?
Mi tesis combinó varios modelos de valorización, empleando diferentes recursos residuales campo-industriales y forestales, proporcionando varias tipologías de bioproductos: bioadhesivos, antioxidantes, compuestos antimicrobianos y bioplásticos. Se llevó a cabo la modelización de los procesos, así como su evaluación de sostenibilidad combinando varias metodologías: análisis de ciclo de vida en el que respeta al pilar medioambiental; análisis tecnoeconómicos para la identificación del potencial de viabilidad económica a gran escala, análisis de eco-eficiencia; análisis de química verde, para también tener en cuenta principios de seguridad y sostenibilidad en el uso de químicos, así como análisis de límites planetarios, para ir un paso mas allá e identificar los efectos y potenciales daños ambientales a nivel planeta.

La combinación de la modelización de los procesos de valorización de bioresiduos con las metodologías de evaluación mencionadas permitió obtener una primera aproximación de la potencialidad de estos modelos biotecnológicos y de biorefinería, y además, el aspecto mas salientable es que los indicadores y resultados que se obtuvieron son prometedores, tanto a nivel ambiental como económico, cuando se comparan con alternativas de base fósil ya presentes en mercado. Esto es, por lo tanto, un indicador positivo de la amplia oportunidad que tienen los bioresiduos como recursos, así como su uso en las cadenas de valor de mercado.

– La tesis se centra en varios bioresiduos. ¿Por qué se centró en ellos?
La problemática ambiental de la generación de residuos y su gestión son temas importantes para el cumplimiento de los objetivos de desarrollo sostenible, así como para la consecución de las iniciativas y planes de acción para abogar por una economía circular. La importancia de apostar por modelos mas sostenibles y circulares para la gestión de los residuos también se observa con la gran cantidad de proyectos nacionales e internacionales centrados en esta temática de investigación, así como de grupos y centros de investigación centrados en desarrollar nuevas estrategias y tecnologías de recuperación y valorización de recursos presentes en los residuos, como es el caso del BIOGROUP y del centro singular CRETUS.

Los modelos propuestos de biotecnología y biorefinería podrían aplicarse a otros residuos de base biológica, tanto forestales como agrícolas o agroindustriales

Mi oportunidad de formar parte de esta temática de investigación fue gracias a la participación de mis directores de tesis (Prof. Maria Teresa Moreira Vilar y Prof. Gumersindo Feijoo Costa) en proyectos internacionales que versaban sobre, concretamente, modelos de valorización y aprovechamiento de residuos de base biológica, algunos de ellos incluidos en mi tesis de doctorado.

Concretamente, en mi tesis propuse varios modelos de biorefinería y biotecnológicos para valorizar residuos forestales y derivados (como el licor negro procedente del proceso de producción de pasta de papel y los residuos de eucalipto (principalmente ramas y otros restos no aprovechables en la explotación forestal)), residuos agrícolas (como residuos de la poda de la oliva y de la vid, paja de trigo, partes no aprovechables de la soja), así como residuos agroindustriales (pulpa de remolacha azucarera, suero de queso, mosto de vino, almidón de maíz). De esta forma, se propusieron varios bioproductos derivados de los procesos de valorización biotecnológicos y de biorefinería, concretamente: bioadhesivos para madera, bioplásticos, productos antimicrobianos (nisina), antioxidantes y biofilms activos.

– ¿La investigación se puede aplicar a residuos de otras plantas que también favorezcan a la economía circular?
Sí, realmente los modelos propuestos de biotecnología y biorefinería podrían aplicarse la otros residuos de base biológica, tanto forestales como agrícolas o agroindustriales. Sí bien, para poder evaluar si estos son adecuados y si tienen la potencialidad para ser integrados en las cadenas de valor, es importante (1) realizar un diseño adecuado del proceso, (2) identificar la disponibilidad de los residuos como recursos de los nuevos modelos de producción, (3) estudiar el rendimiento del proceso, (4) identificar la viabilidad a gran escala del modelo, tanto viabilidad tecnológica como económica (por ejemplo, si se estudia la posibilidad de emplear modelos de emergentes de extracción de compuestos bioactivos o antioxidantes a partir de residuos, como puede ser la extracción por ultrasonidos, por microondas o con líquidos iónicos, debe evaluarse si estas tecnologías son adecuadas a gran escala), (5) realizar un estudio de sostenibilidad ambiental para evaluar los impactos asociados al proceso y los principales elementos contribuyentes al impacto ambiental.

Estos aspectos deberían ser evaluados desde las primeras fases de diseño, es importante tener en cuenta que, si los residuos pueden ser valorizados y empleados como recursos, si bien, para fomentar modelos sostenibles, eficientes y circulares, es importante identificar cuáles de estos residuos son los mas adecuados para la valorización en función de las tecnologías empleadas. Por otra parte, y para contribuir aun más en la instalación de modelos circulares de producción, la apuesta por modelos de simbiosis industrial sería una estrategia adecuada.

No apostar por modelos de economía circular podría implicar a futuro problemas de oferta de producto en el mercado

– Los residuos agrarios y forestales suponen un problema para el medio ambiente y también para la salud humana. ¿Se está trabajando en este sentido para tratar de reducir esos residuos?
Sí, bajo mi perspectiva considero que las políticas, las empresas y los modelos económicos de producción son cada vez mas conscientes de la necesidad de apostar por modelos de producción mas sostenibles y por estrategias de circularidad.

La disponibilidad de planes o informes de sostenibilidad en los sectores productivos es cada vez más amplia, por lo menos en el ámbito europeo, y, además, muchos sectores están también apostando por la adquisición de certificación ambientales y ecoetiquetas, lo cual también es una muestra de compromiso hacia modelos menos perjudiciales y sistemas de producción mas concienciados con los impactos que pueden generar.

– A corto y largo plazo, si no se hace una buena gestión de los mismos, ¿qué problemas podría traer tanto para el medio ambiente como para los humanos?
El aumento de la población, así como el crecimiento de la demanda de productos en las cadenas de valor, lleva consigo la generación de una gran cantidad de residuos, representando los agrarios y forestales un porcentaje significativo de los mismos. La inadecuada gestión de estos residuos puede suponer un problema ambiental y sobre la salud humana y, además, la falta de aprovechamiento integral de los recursos, es decir, no apostar por modelos de economía circular, también podría implicar a futuro problemas de oferta de producto en el mercado, así como sobre-explotación de las áreas de producción agrícolas y forestales.

Apostar por modelos de producción y de gestión sostenibles no solamente evita problemas de contaminación u otros impactos ambientales asociados, sino que también contribuye a generar un beneficio ambiental, por la reducción de impactos y el aprovechamiento integral de los recursos; una mayor eficiencia económica, por su aprovechamiento hacia productos de alto valor añadido en mercado, y social, por los productos generados, de base biológica y también por los puestos de trabajo creados en los modelos circulares o de valorización, mas allá de los modelos convencionales de gestión de los residuos.

En lo que respeta a los modelos de extracción de antioxidantes, se evaluaron tanto procesos de extracción convencionales, como extracción por solvente o maceración

– Su investigación aborda soluciones sostenibles y proporciona modelos productivos más sostenibles, promoviendo una economía circular. ¿Podría definir como son esos modelos productivos?
Los modelos productivos evaluados en la tesis de doctorado son principalmente modelos biotecnológicos y de biorefinería, incluyéndose también modelos de extracción convencionales y tecnologías emergentes. La mayor parte de los mismos incluyen etapas de fermentación, que es un proceso intermedio que emplea cepas microbianas para la generación de los bioproductos, como el caso de la nisina o del antioxidante resveratrol.

En la fermentación se necesita la glucosa, la cual se obtiene tras un proceso de pretratamiento de la biomasa residual y deber ser rica en azúcares fermentables. Por otra parte, tras el proceso fermentativo también se requiere un proceso de ‘downstream’ para la separación y purificación de los bioproductos obtenidos.

En lo que respeta a los modelos de extracción de antioxidantes, se evaluaron tanto procesos de extracción convencionales, como extracción por solvente o maceración, como estrategias tecnológicas emergentes que reducen el consumo de solvente y también los procesos de operación, empleándose procesos de ultrasonidos, microondas, fluidos supercríticos o presurizados.

– ¿Qué supone el reconocimiento de la Cátedra AgroBank para su carrera?
Este reconocimiento por el trabajo realizado durante los 3 años de la tesis de doctorado implica nuevas oportunidades, tanto a nivel profesional, ya que pueden surgir nuevas colaboraciones y proyectos nacionales o internacionales, como a nivel personal, ya que me puede permitir conocer a otros investigadores en el ámbito de investigación en el que trabajo.

Por otra parte, a futuro, me gustaría poder combinar el trabajo investigador con la docencia, formado parte del equipo docente de la Universidad, y considero que este reconocimiento puede ayudarme a adquirir las competencias y excelencia necesaria para poder conseguirlo.

Le agradezco a la Cátedra AgroBank por la organización de este premio y por el reconocimiento recibido, que es, sin duda, una alegría tanto profesionalmente como personalmente. También agradecer a mis padres, por su cariño diario y por estar siempre a mi lado, animándome cada día a mejorar y apoyándome en todo. Por supuesto, un importante agradecimiento a mis directores de tesis, la Prof. Maria Teresa Moreira Vilar y el Prof. Gumersindo Feijoo Costa, por su dedicación constante y su confianza en mi trabajo, así como por brindarme la oportunidad de hacer esta tesis.

– Actualmente, ¿en qué proyectos de investigación se encuentra?
Ahora mismo, gracias a la beca postdoctoral de la Xunta de Galicia, me encuentro realizando mi proyecto AMBAR, actualmente en la Universidad de Leiden (Países Bajos) y para el año en el Imperial College de Londres (Reino Unido), principalmente enfocado en la aplicación y desarrollo de la metodología de evaluación ‘Safe-and-Sustainable-by-Design’ (SSbD), que se centra en evaluar el grado de sostenibilidad y circularidad de los procesos desde las primeras fases de diseño.

Por otra parte, gracias a la vinculación que mantengo con la Universidad de Santiago de Compostela, y concretamente con el centro singular CRETUS y con el grupo de investigación BIOGROUP, también estoy trabajando en varios proyectos nacionales e internacionales enfocados en el desarrollo de sistemas de monitorización, de modelos tecnológicos más eficientes para el secado de la pasta de papel, de sistemas de transporte y almacenamiento de dióxido de carbono, y de producción de enzimas empleando modelos biotecnológicos, entre otros.