Investigadores de la UVa dan una segunda vida a las zanahorias

Cada año 1300 millones de toneladas de alimentos, un tercio de la producción mundial, son desechados. Este problema se agrava aún más cuando hablamos de productos vegetales, ya que este tipo de residuos se producen en varias etapas de la cadena de valor y generan, además de un problema económico, otro medioambiental debido a la putrefacción.

Los desechos vegetales se caracterizan por tener un alto grado de humedad y una alta carga orgánica, que los hace vulnerables a la actividad microbiana y, por tanto, difíciles de manipular. "Este problema hay que entenderlo de manera global. Debemos encontrar soluciones que nos permitan aprovechar los productos de la manera más eficiente posible. Algunos vegetales muy perecederos, por ejemplo, son un activo de alto valor añadido cuando se comercializan para el consumo humano. Sin embargo, a priori, el excedente o los descartes servirían únicamente como fertilizantes o comida para animales generando grandes pérdidas económicas y emisiones potencialmente contaminantes. Así, debemos buscar procesos que nos permitan reconvertir las toneladas de residuos en activos de alto valor añadido como bioplásticos", explica Juan García Serna, investigador del Instituto de Bioeconomía de la UVa.

Esta reconversión de los residuos permitiría también comenzar a mitigar, y en un futuro llegar a atajar, otros problemas globales como la escasez de materiales, combustibles fósiles o la contaminación derivada del uso de estos.

Uno de los principales cultivos en el mundo

La zanahoria es uno de los tubérculos más importantes cultivados a nivel mundial, con una producción anual de 36 millones de toneladas y un descarte del 30%. Descarte que se debe a tres causas principales: los residuos industriales de pulpa una vez extraído el zumo; la zanahoria entera o rota que no cumple con el estándar de calidad y que se desecha durante su procesado; y las altas exigencias estéticas del mercado, que separan a las que no cumplen con el tamaño, diámetro, longitud o forma requeridos.

En este contexto, la tesis doctoral de la investigadora Marta Ramos, dirigida por el propio Juan García Serna del Grupo de Ingeniería de Procesos a Presión de la Universidad de Valladolid, busca una solución a este problema explorando la valorización de biomasa a través de una biorrefinería basada en el procesado con agua subcrítica, obteniendo productos de alto valor añadido a partir de residuos. 

La zanahoria, como muchos otros vegetales, se puede descomponer en una parte sólida y una parte líquida: la pulpa y el zumo. Una vez explotada la hortaliza por parte de la industria alimentaria se obtienen unos subproductos tanto de pulpa como de zumo que podrían llegar a tener una nueva vida tras pasar por procesos de fraccionamiento como la hidrólisis y la ultrafiltración y de estabilización como secado por spray o la liofilización.

La valorización de la pulpa se basa en un proceso de extracción de los compuestos de valor mediante una extracción hidrotermal. Este proceso se sirve de un caudal de agua presurizada entre 140 °C y 180 °C que pasa por un reactor con una carga de biomasa, en este caso la pulpa de la zanahoria. De estos residuos es especialmente interesante extraer azúcares, hemicelulosas y pectinas que son compuestos de gran valor para la economía circular.

Soluciones a los diferentes compuestos 

Pero, ¿qué se puede hacer con estos compuestos? Por un lado, los azúcares son un activo que se puede transformar en bioetanol, por ejemplo, gracias a la fermentación con levadura. Por otro lado, la hemicelulosa debido a su elasticidad podría ser reutilizada para la fabricación de biofilms para la industria alimentaria, tal y como explica García Serna. Por último, las pectinas presentan múltiples posibilidades tanto en la industria alimenticia, donde se utilizan como espesantes y gelificantes, como en la industria farmacéutica.

Los residuos del zumo de zanahoria, por su parte, también presentan múltiples opciones en cuanto a su reutilización. La valorización del zumo se basa en la recuperación de sus principales componentes, los carotenoides y los azúcares, mediante procesos de ultrafiltración y diafiltración, que consisten en la separación de los componentes del zumo mediante la utilización de membranas y de membranas y agua.

Los carotenoides son pigmentos naturales que destacan por sus componentes antioxidantes y por la protección frente a enfermedades cardiovasculares. Además, tienen una gran aplicación en las industrias alimentaria y cosmética. Mientras que los azúcares se pueden valorizar para la obtención de ácido láctico y, como apuntábamos, de etanol mediante procesos fermentativos.