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15 de octubre de 2021

Los insectos destructivos producen productos de alto valor a partir de desechos biológicos


Los investigadores y las industrias europeas están poniendo a trabajar a los insectos, desde las termitas que destruyen los edificios de madera hasta las larvas de insectos que son compostadores de «caca» de estrellas. 

 

os envases, los cosméticos, los productos farmacéuticos y la alimentación animal son solo algunos de los productos que están escalando para fabricarnos.

 

Los insectos son fascinantes. El círculo clásico de la vida que todos aprendimos en la clase de biología se compone de cuatro etapas completamente diferentes: huevo, larva, pupa y adulto . La mariposa es solo un ejemplo con un adulto espectacularmente hermoso y una oruga que puede crecer 100 veces su tamaño en la etapa larvaria.

 

«En pocas palabras, los insectos son comedores y reproductores prolíficos y, afortunadamente para nosotros, algunos son brillantes recicladores de desechos», dijo Stéphanie Baumberger, profesora de química verde en el Instituto de Tecnología para la Vida, la Alimentación y las Ciencias Ambientales de París (AgroParisTech). , Francia. Ella y su equipo del proyecto Zelcor capitalizaron la capacidad de las termitas para digerir la lignina , el material leñoso en las paredes celulares de las plantas. Reconocida por causar daños a los edificios, toda la colonia de termitas nunca duerme y se alimenta constantemente de su dieta básica, la madera.

 

La lignina es el principal material que da estructura a las plantas. Sin lignina, una planta no podría permanecer erguida. En los árboles, la lignina es particularmente importante ya que la madera y la corteza están compuestas principalmente de lignina: es rígida y no se descompone fácilmente. Pero esto tiene una desventaja; La lignina es relativamente indestructible y, por lo tanto, un desafío para los esfuerzos por producir energía sostenible y productos químicos de alto valor a partir de desechos biológicos.

 

Termitas: recicladores de residuos biológicos expertos

 

«Alimentamos a las termitas con desechos biológicos de lignina para convertirlos en bioproductos intermedios de alto valor agregado», señaló el profesor Baumberger. «Utilizamos principalmente residuos de biorrefinerías de lignocelulosa y también incluimos material no utilizado de la fabricación de pasta de madera en las fábricas de papel», agregó.

 

Las refinerías hacen literalmente lo que sugiere la palabra. Refinan un producto hasta que es puro. Una biorrefinería de lignocelulosa opera con materiales de biomasa seca como paja de trigo, sauce, arce, eucalipto y álamo oriental. A medida que continúa el proceso, se aíslan diferentes productos intermedios o corrientes laterales.

 

Hasta ahora todo bien, pero hay una gran cantidad de desechos producidos por una biorrefinería que no se descompone fácilmente. El profesor Baumberger continuó: «Los desechos de lignina se conocen como recalcitrantes porque son difíciles de descomponer. La producción de estos productos intermedios que no se descomponen es un gasto considerable en términos de operación de biorrefinería y huella de carbono».

 

Para hacer frente a los desechos de las refinerías de lignina, el equipo de Zelcor diseñó una innovadora unidad de cría de termitas para respetar la compleja organización social de la colonia y, al mismo tiempo, mantener las mejores condiciones de vida para los insectos. La temperatura óptima resultó ser de 27 ° C con una humedad pegajosa del 80%, lo cual no es sorprendente, ya que las termitas prosperan en lugares cálidos y húmedos.

 

«Las termitas que usamos no son todas iguales», informó el profesor Baumberger. «Para seleccionar los insectos más productivos, primero los examinamos para determinar cuáles eran los más adecuados para un biorreactor. Además, se optimizó la dieta de los insectos. A las termitas, naturalmente, les gusta alimentarse de material que contiene un alto porcentaje de celulosa, por lo que alimentarlas con residuos ricos en lignina fue un desafío «, explicó.

 

Lignina, cosméticos y envases salen en cascada

 

Los productos de alto valor quitina y quitosano derivado de quitina se recolectan de la unidad de cría separando los diferentes componentes de la termita. La producción de quitina y quitosano es parte de una transformación en cascada de lignocelulosas.

 

En cascada, en este sentido, significa que la corriente lateral de una etapa de transformación se utiliza como materia prima de la siguiente. «De esta manera, las biorrefinerías de lignocelulosa se convierten en residuos cero al integrarse con un biorreactor basado en termitas», dijo el profesor Baumberger.

 

«El quitosano es biodegradable, biocompatible, tiene baja toxicidad y, además, tiene propiedades antimicrobianas y antioxidantes», dijo el profesor Baumberger. Este impresionante currículum le da un gran potencial en las industrias médica, cosmética y de envasado de alimentos.

 

Además, los productos extraídos de la lignina de las primeras etapas en cascada proporcionan una alternativa a los aditivos sintéticos generalizados que tienen impactos potencialmente negativos en la salud y el medio marino. La hormona imita el bisfenol A, por ejemplo, que puede tener muchos efectos tóxicos, incluida la infertilidad y la enfermedad cardíaca está presente en muchos plásticos en los envases.

 

Los productos finales de alto valor incluyen los productos químicos utilizados en las cremas para la piel. El quitosano tiene la capacidad de formar películas y sacos o vesículas llenos de líquido. Por lo tanto, es un buen candidato para llevar moléculas activas en cosméticos fijándolas en la piel seca, por ejemplo, para efectos duraderos. «Las cremas son emulsiones de aceites con agua», explicó el profesor Baumberger, «y el quitosano forma un marco en esta mezcla especial que atrapa los ingredientes activos en su interior».

 

El envasado de alimentos también puede ser un benefactor. Una capa de quitosano ofrece la opción de los portadores de aditivos antioxidantes y antimicrobianos en los alimentos. La mejora de la conservación de los alimentos significa una vida útil más prolongada. Además, el quitosano también es biodegradable y tiene una baja toxicidad. Su actividad antimicrobiana lo convierte en un posible candidato para ser componente de cápsulas, recubrimientos y geles para aceites esenciales aromáticos .

 

«Una fusión de empresas privadas como Ynsect con la proeza académica de los institutos INRAE y Université Paris-Est Créteil Val de Marne dio la sinergia para que la iniciativa fuera un éxito rotundo», enfatizó el Prof. Baumberger. «Hemos desarrollado la base de nuevas cadenas de valor para crear productos sostenibles a partir de residuos de origen biológico en solo cuatro años».

 

Los recicladores de la naturaleza son « quisquillosos » para comer

 

Las larvas de insectos también pueden convertir los recursos de desecho en productos útiles. Los científicos del proyecto InDIRECT han utilizado dos candidatos notorios de descomposición de residuos del mundo de las 6 patas. «Nuestro enfoque fue utilizar las larvas de la mosca soldado negra y el gusano de la harina para transformar diferentes formas de desechos biológicos (hojas verdes, frutas, verduras, por ejemplo) en una mezcla homogénea que luego se convierte en productos útiles», dijo el Dr. Leen Bastiaens, investigadora en química sostenible en VITO , el Instituto Flamenco de Investigación Tecnológica, en Bélgica.

 

La mosca soldado negra , Hermetia illucens, no es una plaga como la mosca doméstica. Su trabajo ecológico en el medio ambiente es descomponer el material en descomposición, devolviendo sus nutrientes al suelo. Una hembra adulta pone hasta 600 huevos a la vez y las larvas pueden usar una variedad de materia orgánica como alimento y, como la oruga, tienen un apetito voraz.

 

También un descomponedor, el gusano de la harina menor , Alphitobius diaperinus, es en realidad un escarabajo. Al vivir en plantas de procesamiento de granos donde no es bienvenido, también se encuentra comúnmente en gallineros donde alberga varios patógenos y parásitos peligrosos para las aves.

 

Al igual que la mosca soldado negra, el «reclamo de fama» del gusano de la harina menor en el mundo de la investigación se debe a su capacidad para descomponer una variedad de desechos orgánicos.

 

Había que optimizar la alimentación de los insectos y sus larvas. «No todas las corrientes laterales son adecuadas para el crecimiento de insectos», comentó el Dr. Bastiaens. «No se conocen modelos digestivos de insectos que puedan usarse para equilibrar la alimentación de una manera teórica, por lo que tuvimos que probar diferentes regímenes alimentarios. Sin embargo, tuvimos que tener cuidado. Aunque a las larvas de la mosca soldado negra les gusta la fruta, definitivamente no lo hacen. «Me gustan las pieles de plátano por las fibras», informó.

 

El equipo del Dr. Bastiaens también utilizó el enfoque directo cuando se utilizan larvas enteras como materia prima. «Producimos más de una tonelada de larvas durante el proyecto. Esto fue posible porque teníamos dos granjas de insectos operativas durante el proyecto, una a nivel piloto para la mosca soldado negra y la otra para el gusano de la harina menor operado a nivel piloto e industrial». Ella explicó.

 

Los productos de alto valor eran abundantes de las biorrefinerías. «Las larvas son capaces de concentrar las proteínas y los lípidos y, como tales, mejorar estos compuestos», dijo el Dr. Bastiaens.

 

La quitina se extrae de la cubierta externa rígida de las larvas, el exoesqueleto , y luego se transforma en varias moléculas útiles, derivados de la quitina, incluido el quitosano. El Dr. Bastiaens nos habló del trabajo adicional sobre el quitosano que completó el equipo: «Demostramos las propiedades antimicrobianas de diferentes oligopolímeros de quitosano, mezclas de dos o más cadenas de moléculas cortas. Curiosamente, cuanto más corta es la cadena, más bioactivos son».

 

Tanto las fracciones enriquecidas con proteínas como con lípidos se mostraron muy prometedoras como ingredientes bioactivos para aplicaciones de alimentación animal . Además, las proteínas de los insectos podrían reemplazar al fenol , un componente de la resina en la madera contrachapada que se usa para muebles. Su reemplazo significa vías fluviales más limpias, ya que el fenol es un contaminante reconocido.

 

InDIRECT terminó en 2019 pero el trabajo continúa con el proyecto Petsect financiado por el gobierno flamenco. Ahora, los investigadores se centran en alimentos para mascotas compuestos por larvas de insectos . El socio del proyecto, VITO, continúa refinando productos compuestos por el exoesqueleto de quitina de las larvas. La Dra. Bastiaens resumió sus sentimientos sobre el trabajo que completó su equipo: «Para mí, la parte más emocionante de la investigación es que todas las partes interesadas y los usuarios finales se unieron para adaptar los productos de acuerdo con la demanda del mercado».

 

El uso de insectos para descomponer los desechos leñosos crea una amplia gama de productos sostenibles. Este trabajo está destinado a aumentar la viabilidad económica de las industrias de base biológica y facilitar el alejamiento de una sociedad dependiente de los combustibles fósiles hacia una economía circular en la que los residuos se consideran un recurso valioso.

 

Fuente: https://mundoagropecuario.com/los-insectos-destructivos-producen-productos-de-alto-valor-a-partir-de-desechos-biologicos/

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