Explorando nuevas vías de producción sostenible de bioplásticos mediante fermentación anaerobia a partir de residuos vegetales urbanos
Unidad de Procesos Biotecnológicos de IMDEA Energía
Durante las últimas décadas, los plásticos derivados del petróleo han contribuido al desarrollo económico mundial y han aportado grandes beneficios a la sociedad. Debido a su bajo coste, buena durabilidad y procesabilidad, se utilizan anualmente millones de toneladas de plásticos en numerosas aplicaciones. En 2018, por ejemplo, la producción mundial de plástico fue de 359 millones de toneladas[1]. Se espera, que esta cantidad aumente en los próximos años debido principalmente al desarrollo de nuevas aplicaciones industriales y a la modernización de las economías emergentes.
De todos los residuos plásticos generados a nivel mundial solo se recicla el 18 %, y el 58 % se vierte directamente en vertederos o se acumula en el medio natural durante un largo período de tiempo[2]. De hecho, la contaminación por microplásticos ya ha alcanzado un nivel alarmante en el aire, el agua y diferentes formas de animales marinos[3].
En ese sentido, el aumento de la contaminación junto con el agotamiento de recursos y las emisiones de gases de efecto invernadero, hacen que sea obligatorio un cambio hacia modelos de producción de plásticos más sostenibles para alcanzar el bienestar social.
Los bioplásticos, producidos a partir de residuos orgánicos mediante procesos biológicos, pueden jugar un papel clave para conseguir una sociedad más sostenible. Entre los diferentes tipos de bioplásticos, el ácido poliláctico (PLA) presenta una amplia versatilidad y puede ser empleado en multitud de sectores industriales desde la cosmética, la medicina y la alimentación. Sin embargo, el crecimiento del mercado de los bioplásticos está sujeto a la disponibilidad y el coste de las materias primas.
La expansión de las áreas vegetales urbanas provoca la generación de grandes cantidades de residuos lignocelulósicos de bajo coste que podrían emplearse para producir moléculas plataforma como el ácido láctico (AL), el monómero básico del PLA. El proyecto RESOPLA liderado por le Unidad de Procesos Biotecnológicos de IMDEA Energía y realizado en coordinación con la Unidad de Biocarburantes del CIEMAT, aborda la valorización de los residuos vegetales urbanos para la producción de PLA. Para ello se están evaluando diferentes de vías como son la sacarificación y fermentación simultánea y la fermentación anaeróbica (FA). Esta última implica una digestión anaeróbica desequilibrada por la cual la materia orgánica se convierte parcialmente en compuestos intermedios, en lugar de terminar en biogás. Dicha FA, que se beneficia de una amplia gama de actividades hidrolíticas inherentes al cultivo microbiano mixto usado como inóculo, es la ruta biotecnológica más innovadora. La simplificación del proceso mediante el uso de FA puede ser un aspecto clave para una producción eficiente y económica de bioplásticos.
En RESOPLA se va a evaluar también la valorización completa del sustrato mediante el estudio de la aplicabilidad de la lignina residual como fuente de aditivos a bioplásticos. Además, se llevará a cabo el escalado de la tecnología más prometedora. Para garantizar la transferencia de tecnología del proceso se determinará la viabilidad económica y el análisis de ciclo de vida del bioplástico producido a partir de los residuos vegetales urbanos.
En comparación con los plásticos convencionales, la producción de bioplásticos sigue siendo pequeña. Por ello, el potencial de crecimiento, innovación y desarrollo en el campo de la producción de bioplásticos de base biológica económicamente competitivos es todavía enorme. Con el estudio de diferentes bioprocesos para mejorar la eficiencia en el uso de los recursos y la producción de bioplásticos, RESOPLA contribuirá al avance hacia una economía circular.
[1] PlasticsEurope, Plastics – the Facts 2019. https://www.plasticseurope.org/application/files/9715/7129/9584/FINAL web version Plastics the facts. 2019. 14102019.pdf.
[2] Geyer R., Jambeck JR., Law KL. 2017. Science Advances. 3(7), e1700782
[3] Smith M, Love DC, Rochman CM, Neff, RA. 2018. Curr Environ. Health Rep. 5 (3) (2018) 375e386.2.