Bioconversión de biomasa vegetal para uso industrial

Por Felipe Sánchez Banda

Saltillo, Coahuila. 29 de noviembre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo de contribuir con el desarrollo sustentable en el sector agrícola, el cuerpo académico de Desarrollo Integral Alimentario del Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos (DCTA), de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN), centra sus esfuerzos en el desarrollo de procesos fermentativos para la bioconversión de biomasa vegetal en compuestos de interés industrial y convertir residuos agroindustriales en productos de valor agregado.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Armando Robledo Olivo, profesor investigador del DCTA, integrante del cuerpo académico de Desarrollo Integral Alimentario y miembro candidato del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), explica la investigación en torno a la bioconversión de material lignocelulósico y su importancia agroindustrial.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es el material lignocelulósico?

Armando Robledo Olivo (ARO): Es el componente principal de la biomasa vegetal, que comprende alrededor de la mitad de la materia vegetal producida por la fotosíntesis (también llamada fotomasa) y que representa el recurso orgánico renovable más abundante en el suelo. Principalmente se compone de tres tipos de polímeros: celulosa, hemicelulosa y lignina, que están fuertemente entrelazados y unidos químicamente por fuerzas no covalentes y por enlaces cruzados covalentes.Dr. Armando Robledo Olivo.

AIC: ¿En qué consiste el proceso de bioconversión?

ARO: El proceso de bioconversión o biotransformación consiste en usar microorganismos o sus enzimas aisladas, con el fin de transformar la biomasa vegetal en subproductos de alto valor. Estos productos incluyen aditivos para la industria de alimentos, fertilizantes, comida para animales y energía renovable, utilizando procesos biotecnológicos.

AIC: ¿Qué ventajas tiene la bioconversión de material lignocelulósico?

ARO: La generación mundial de residuos lignocelulósicos produce contaminación del medio ambiente y pérdida de materiales valiosos que pueden ser bioconvertidos a varios productos de valor agregado. La lignina puede ser eliminada por medio de un producto químico o un pretratamiento físico que permita una bioconversión eficiente. El pretratamiento también puede llevarse a cabo microbiológicamente.

Esto tiene las ventajas sobre procedimientos no biológicos en la producción de subproductos potencialmente útiles con un mínimo de residuos. En pocas palabras, la utilización del proceso de bioconversión de material lignocelulósico puede generar productos de valor agregado a partir de material de desecho y de una manera sustentable, con la posibilidad de producir mejores alimentos para el ser humano y el ganado, así como biocombustibles.

AIC: ¿Qué proyectos de investigación realizan en torno a la bioconversión de material lignocelulósico?

ARO: Actualmente, el cuerpo académico de Desarrollo Integral Alimentario enfoca sus esfuerzos en la caracterización de procesos fermentativos para la bioconversión de biomasa vegetal en compuestos de interés industrial.

En uno de los proyectos nos enfocamos principalmente en enzimas: lacasas, celulasas y xilanasas termoestables, utilizando para su producción hongos filamentosos aislados del semidesierto del estado de Coahuila y empleamos sustratos diversos, como olote de maíz, residuos de agave, residuos de planta de tomate, guishe, nopal y residuos de uva.

En otro proyecto, trabajamos con la aplicación, tratamos de socializar la investigación. Degradamos por vía enzimática la biomasa vegetal, hacemos la bioconversión principalmente de olote de maíz y residuos de la industria cervecera, para la generación de azúcares fermentables para ser utilizados en la producción de ácido kójico, un compuesto de interés en alimentos y cosméticos, y azúcares para la generación de bioetanol. La parte de socialización que hacemos es tratar de aplicar estos compuestos o realizar una bioconversión en materiales que son de desecho. El guishe son los residuos derivados del proceso de obtención de ixtle y los residuos de agave que se generan al obtener pulque o aguamiel, y buscamos hacer una bioconversión para tener una fibra disponible que sea consumida para el ganado.

El tercer proyecto se enfoca en la aplicación de hongos de la podredumbre blanca para la degradación de biomasa vegetal y su aplicación en la alimentación de rumiantes, adicionando una cantidad extra de proteína y lo hemos trabajado con productores de los ejidos de Guadalupe y Las Mangas en la región sureste de Coahuila.

AIC: ¿Cuál es la importancia científica de estos proyectos?

ARO: Con estos proyectos se pretende encontrar enzimas degradadoras de material vegetal que permitan realizar procesos de bioconversión de manera eficiente y que sean empleadas a nivel industrial. Buscar alternativas sustentables para la disminución de la contaminación por residuos vegetales en el campo y otorgar alternativas a los productores y campesinos, desarrollando tecnologías innovadoras, sustentables y que se puedan aplicar en tiempos de sequía.

AIC: ¿Qué resultados han obtenido hasta el momento?

ARO: Con estos proyectos se ha generado recurso humano a nivel licenciatura y posgrado, hemos buscado atender parte del objetivo 3.5 del Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018 sobre “Hacer del desarrollo científico, tecnológico y la innovación pilares para el progreso económico y social sostenible”, así como la Agenda de Innovación de Coahuila, en el área de especialización de agroindustria.

Hasta el momento, en cuestión científica, se han aislado e identificado tres microorganismos productores de enzimas lignocelulolíticas, así como sustratos potenciales para la bioconversión y generación de compuestos de valor agregado. Se evaluó y modeló la cinética de producción de las enzimas de interés y se comprobó la calidad nutrimental del material biotransformado para su utilización en la alimentación de ganado, principalmente caprino y bovino, siempre en colaboración con productores de la región.

AIC: ¿Cuál es el futuro de estos proyectos?

ARO: Continuar los estudios a escala laboratorio para asentar las bases de producción y bioconversión en condiciones óptimas. Posteriormente, buscar el escalamiento del proceso para llevarlo a campo y evaluar la transferencia de tecnología a los productores o la industria local. Tratamos de aportar algo de manera científica y social para la región.

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