Transformando residuos ricos en proteínas en produtos químicos

Entender os mecanismos de fermentación de  aminoácidos para poder controlar a transformación de residuos ricos en proteínas, en ácidos graxos volátiles, produtos químicos e precursores con múltiples aplicacións é o eixo sobre a que pivota a tese de doutoramento do científico ambiental Riccardo  Bevilacqua. A investigación desenvolvida no Grupo de Biotecnoloxía Ambiental da USC e dirixida polos profesores do Departamento de Enxeñería Química e investigadores de  CRETUS, Marta Carballa Arcos e Miguel Mauricio Iglesias, pode ser de gran axuda para o deseño de futuros procesos de valorización de residuos reais, permitindo controlar o seu resultado a través de axustes nas condicións operacionais.

“A fermentación anaerobia gañou importancia nos últimos anos como alternativa ao proceso de dixestión anaerobia para a valorización de residuos orgánicos”, explica o investigador. “Isto débese a que a fermentación permite a recuperación de compostos químicos como os ácidos graxos volátiles, que teñen máis aplicacións que o  biogás, debido a que son precursores de moitas moléculas comerciais de varios ámbitos industriais (fármacos ou bioplásticos, entre outros) e teñen aplicacións propias na agricultura e no sector químico”, engade. Con todo, a implantación deste proceso está limitada pola falta de coñecemento sobre a influencia das condicións de operación, sobre todo no caso da valorización de residuos ricos en proteínas.

Este traballo de investigación pretende proporcionar un maior coñecemento sobre a conversión das proteínas en ácidos graxos volátiles estudando a influencia que teñen os parámetros operacionais sobre a selectividade e produtividade do proceso. Para iso estudouse a composición da proteína —é dicir, o seu perfil de aminoácidos— pois determina os ácidos graxos volátiles producidos, así como a composición do residuo e os produtos a obter. Asemade, abordouse como o pH de fermentación e a presenza de elementos traza poden modificar os produtos de fermentación, e por último, describíronse as potenciais oportunidades e alternativas máis alá da  monofermentación de proteínas, por exemplo a cofermentación con residuos ricos en azucres ou a promoción de procesos de  elongación de cadea.

Maior interese comercial

Durante estes anos o investigador levou a cabo experimentos continuos e descontinuos utilizando  caseína e xelatina como proteínas modelo e demostrou que a composición das proteínas é unha das variables máis importantes durante a súa fermentación. Ademais, mediante o control de pH e o suplemento de elementos traza puido dirixirse eficazmente o proceso cara ao produto desexado. Ampliando o tipo de residuos dispoñibles, comprobouse tamén que a cofermentación con residuos ricos en azucres favorece os proceso de “elongación de cadea” que da lugar a ácidos de cadea máis longa e de maior interese comercial.

A tese desenvolveuse no marco do proxecto internacional BIOCHEM, financiado pola  Axencia Estatal de Investigación (AEI) a través do programa ERA-Industrial  Biotechnology e coordinado pola USC.  No proxecto  BIOCHEM afróntase un dos retos da economía circular: a transformación dirixida de residuos en produtos químicos de valor engadido, mediante o uso de modelos matemáticos para facilitar a experimentación no desenvolvemento de novos bioprocesos.