Innovación tecnológica en el marco de la Bioeconomía Circular

Se han generado nuevas actividades ligadas a la producción, transformación y comercialización de recursos y nuevos productos, completando la cadena de valor de éstos, y se difunden oportunidades de negocio entre empresas con potencial de ampliación y/o diversificación de su actividad, así como entre potenciales emprendedores, en cada zona territorial de actuación.

Estas acciones van dirigidas a empresas que ya se encuentran trabajando en el ámbito de la Bioeconomía y la Economía Circular con el fin de mejorar su competitividad empresarial y de ayudarlas a innovar en procesos y productos. Además, se incluyen empresas con potencial de incorporarse a estas temáticas con nuevas líneas de negocio, apoyando así la innovación necesaria para abrir esas líneas de mejora en Bioeconomía o Economía Circular. Para lograrlo, se pusieron en marcha acciones de innovación en procesos y diseño de productos, envases y embalajes dirigidas a empresas individuales, realizando:

• Jornadas informativas y de sensibilización.
• Talleres informativos.
• Diagnósticos individuales y planes de implementación.

Todo ello con el fin de facilitar la innovación y competitividad de este sector económico y consolidarlo como sector de relevancia en las áreas del proyecto.

En el marco del Proyecto INBEC, dentro de la actividad 2, se están llevando a cabo Talleres Formativos de capacitación en innovación sobre soluciones innovadoras en materia de organización y gestión de procesos productivo, sobre soluciones para la implementación de nuevos diseños de productos, envases y embalajes.

Hasta el momento se han realizado nueve Talleres Formativos en total, cinco en Castilla y León y otros cuatro en las regiones de Beiras, Coimbra y Douro (zonas de actuación en Portugal).

El octavo Taller tuvo lugar online el día 14 de julio del 2022 y la agenda del mismo se muestra en la Figura 1.

En este octavo taller, Pedro Acebes, investigador de Cartif, comenzó presentando brevemente el Proyecto INBEC a los asistentes junto con una breve presentación del Centro Tecnológico Cartif y más detalladamente las líneas de investigación que se llevan a cabo en Cartif en el marco de la Bioeconomía y Economía Circular dentro del Área de Economía Circular de la División de Agroalimentación y Procesos.

A continuación, Inês Brandão, investigadora científica del Centro de Apoio Tecnológico Agro Alimentar (CATAA), señaló la importancia de la sostenibilidad, salud y resiliencia del sistema agroalimentario valorando los alimentos locales y de temporada.

Los pilares de un sistema alimentario son que sea sostenible, saludable y resistente. Para demostrar eso se presentaron diferentes casos de estudio, entre ellos los proyectos Fusilli y Cultivar.

El proyecto Fusilli trata sobre la transición hacia sistemas alimentarios saludables, sostenibles, seguros inclusivos y rentables. Cuenta con 12 Laboratorios Vivientes (Living Labs) en 12 ciudades diferentes y acciones en todas las etapas de la cadena de valor alimentaria, en línea con las 4 prioridades de la política FOOD2030 de la UE, persiguiendo la implementación de diferentes acciones innovadoras en todas las etapas de la cadena alimentaria:

• Producción y transformación.
• Distribución y logística.
• Consumo.
• Pérdida y desperdicio de alimentos.
• Gobernanza.

El proyecto tiene cuatro objetivos principales:

1. Consumo saludable y de temporada.
2. Conectar a los ciudadanos con la producción de alimentos.
3. Reducir el desperdicio de alimentos a la vez que se alimenta el suelo.
4. Empoderamientos de los ciudadanos: sensibilización y conocimiento.

Para conseguir los objetivos cuenta con 7 Estrategias:

1. Niños como destinatarios - trasminitir el mensaje en las escuelas para concienciear a los niños y se aplique en las familias.
2. Escuchar a los ciudadanos - sus opiniones, dudas y sugerencias.
3. Conectar con los productores de alimentos - hablar con los productores cara a cara y ganarse su confianza para poder trabajar sobre diferentes estrategias.
4. 'Jugar' con la comida - alimentar en el sentido de una forma de comunicar y llamar la atención para los ojetivos del proyecto y para valorizar los productos de temporada de la región.
5. Participar en eventos de la ciudad - dar difusión de los objetivos, actividades y resultados.
6. Redes sociales – dar difusión a través de internet.
7. Beneficios para la salud de productos locales - alimentos como alimentos con funcionalidad, con benficio para la salud.

Algunas de las acciones que han realizado para conseguir los objetivos son: Crear un día ‘Fusilli’, eventos de producto del mes, desarrollo de nuevos productos, Bolsas libres de plásticos, workshops, ferias, día de los niños, etc.

A continuación, se presentan diferentes proyectos, entre ellos el proyecto Cultivar sobre una red para el desarrollo sostenible y la innovación en el sector agroalimentario con un enfoque hacia la metodología replicable aplicada a nivel de paisaje que agrega múltiples capas de información, desde un estudio de recursos genéticos endógenos y factores abióticos y bióticos condicionantes, hasta servicios ecosistémicos que los sustentan, incluyendo el componente sociocultural, implementado en tecnologías digitales y TICs que permiten la cartografía, el seguimiento y la modelización integrada de la información recogida.

La descripción de algunos de ellos es la siguiente:

• Evaluación de los parámetros de la salud del suelo en diferentes sistemas de producción en la región de Idanha-a-Nova.
• Valorización de frutos y semillas de flor de Bach para alimentación animal y humana.
• Icultivar: Plataforma para la promoción y la sostenibilidad de los agroecosistemas en territorios de baja densidad como herramienta de apoyo a la toma de decisiones.
• Cartografía de los servicios culturales de los agroecosistemas en Beira interior.
• desarrollo de una herramienta metodológica para la identificación y evaluación de los servicios de los agroecosistemas - aplicación al contexto de Cultivar.
• Identificación y caracterización funcional del castaño: producción y nutrición.
• Un enfoque multifuncional de la dinámica de los servicios ecosistémicos en los sistemas de producción de Prunus sp.
• Caracterización genética y conservación de las variedades tradicionales de membrillo con potencial de valorización.
• Percepción de los agricultores de los servicios ecosistémicos de los paisajes agrícolas.
• La importancia de un conocimiento ecológico local para la sostenibilidad de los sistemas agroecológicos.

Posteriormente Carla Santos, investigadora de UCP (Escola Superior de Biotecnologia), hizo su presentación enfocada en la Valorización de las legumbres en las cadenas agroalimentarias en referencia a los proyectos Radiant y Legucon, en los que trabaja el grupo de Nutrición vegetal y biotecnología para la sostenibilidad. Este grupo trabaja con luminosas en diferentes vertientes y estudian cómo pueden mejorar sus propiedades haciéndolas más nutritivas, cambiando los mecanismos fisiológicos y así hacer que sean más productivas. Recientemente han pasado a trabajar en área de campo, sector primario, tratando de valorizar las leguminosas en nuevas cadenas de valor.

Las aplicaciones de las leguminosas son principalmente como alimentación humanda y animal pero también se utilizan en aplicaciones como la cobertura del suelo, producción de biocombustibles, biomasa para energía y fitorremediación.

Los motivos por los que las leguminosas son ampliamente utilizadas como recursos son que contribuyen de diversas formas para los servicios del ecosistema a través de la reducción de la huella medioambiental y por lo tanto benedicios directos en el medioambiente y beneficios en la salud.

En cuanto a la utilización de las leguminosas en las cadenas agroalimentarias, en la actualidad se está viendo muy afectada la producción de fertilizantes debido a que está aumentando su escasez por la guerra de Ucrania entre otros factores, y esto repercute en un aumento de precios de los alimentos. Otros factores que crean una enorme presión sobre los sistemas agroalimentarios son los cambios en las condiciones climáticas mundiales, como subidas de temperaturas y mayor escasez de agua, lo que influye negativamente en la productividad y por ello hay que desarrollar nuevos sistemas agroalimentarios basados en la sostenibilidad. Las legumbres son alimentos asequibles y ricos en nutrientes.

En los países europeos es cada vez mayor el compromiso de los consumidores con las normas de protección del medio ambiente a base de proteínas vegetales.

Residuos de legumbres: un potente fertilizante

• Fácil degradación
• Rápida disponibilidad de nutrientes en el suelo
• Costes bajos
• Bajo mantenimiento

Esto es debido a la composición bioquímica de los residuos de leguminosas que influye en la fertilidad del suelo y puede ser una herramienta para apoyar estrategias más sostenibles.

Bioactivos y salud humana

Las legumbres contienen compuestos bioactivos como las saponinas, alcaloides, fenólicos, taninos, lectinas e isoflavonas. En general tienen efectos saludables centrados en la prevención de las enfermedades no comunicables.

Valorización de las legumbres e innovación alimentaria

• Elaboración de un humus a base de garbanzos negros
• Magdalenas a base de harina de lentejas. Se están realizando estudio en curso sobre el efecto del consumo de este aperitivo sobre la salud cardiovascular y las comorbilidades asociadas y evaluaciones antropométricas, de sangre y de orina.
• Alimentos a base de legumbres: menos huella ambiental y más nutrición

A continuación, Marta Ramos, Investigadora en Fundación Cartif, presentó el proyecto BioSFerA sobre tecnologías innovadoras para combustibles de aviación y marítimos a partir de biomasa residual.

Respecto a la situación actual de la industria de la aviación, es un sector en constatnte crecimiento y cada año viajan más de 4000 millones de pasajeros según un informe de la Asociación Internacional de Transporte. El combustibles es de tipo queroseno y nafta lo que contribuye a su agotamiento y aporta un 3% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, por ello este sector se ha comprometido a reducir un 50% las emisiones de CO₂ para 2050.

En cuanto a la Industria del transporte marítimo, el combustible utilizado es de menor calidad ya que el 77% es de baja calidad y bajo precio: heavy fuel oil (HFO), contiene azufre y otros contaminantes. Contribuye a las emisiones con un 2,2% en las emisiones globales de GEI y el sector se ha comprometido a reducir las emisiones de CO₂ un 50 % para 2050.

Actualmente en el campo de la aviación se considera combustible 'sostenible' cuando está constituido por mezclas 50 % biocombustible + 50 % combustible tradicional.

En el sector marítimo, la empresa GoodFuels lanzó en 2018 un combustible para barcos 100 % de base biológica pero no cumple con algunos estándares de la norma internacional y por ellos requiere mayor investigación.

La idea del proyecto es aprovechar residuos biogénicos (biomasa) a través de una doble ruta termoquímica y bioquímica, el proceso comienza con una gasificación de la biomasa en un reactor de lecho fluidizado doble obteniéndose syngas (gas de síntesis), este gas a travñes de un proceso bioquímico, es fermentado a través de acetato y luego es fermentado para obtener lípidos, triacilglicéridos, a los que se les aplica un hidrotratamiento para obtener biocombustibles.

Las diferentes etapas del proyecto son los siguientes:

• Selección de materia prima

Materias primas diferentes (serrín, madera, paja cereal, etc), que no tienen porqué ser ricas en azúcar, almidón y aceites como suele ser lo común, gracias a la tecnologia de doble lecho fluidizado.

• Gasificación en doble lecho fluidizado + limpieza del gas

Se produce la conversión de biomasa en gas de síntesis:

1. Gasificador (la biomasa se transforma en CO, CO₂ y H₂) + oxidador (combustíon para aportar energía necesaria).
2. Filtración del gas de síntesis.
3. Bajo contenido en alquitranes.
4. Reformado catalítico con vapor o CO₂, en función de las necesidades de fermentación.
5. El reformador se calienta con una combustion parcial.
6. Sección para limpieza de gases (H2S, HCl…).

• Fermentación de gas de síntesis + fermentación de acetato

El syngás sirve de alimento para las bacterias anaerobias, que son capaces de alimentarse de H₂, CO Y CO₂ y producir el acetato. Se modifican genéticamente para mejorar el proceso.

El acetato sirve como alimento para otros microorganismos, levaduras oleaginosas que son productoras de lípidos, triacilglicéridos, en fermentación aerobia. Se producen de forma intracelular, por lo que es necesario una etapa posterior de ruptura para su obtención.

• Purificación de triacilglicéridos (TAGs)

Es necesario extraer los lípidos de esas levaduras y se realiza con métodos innovadores como la explosión de vapor + centrifugación + membranas. Las levaduras se exponene a vapor a 180 – 240 °C y tras una despresurización se rompe la célula y se libera el producto, que se separa por centrifugación.

• Hidrotratamiento catalítico de triacilglicéridos (TAGs)

La última etapa es la conversión de los lípidos en combustible a través de una hidrogenación, tras una hidrodesoxigenación y descarboxilación obteniendo como producto parafinas lineales que no contienen oxígeno que se someten a un hidrocraqueo y se ramifican mejorando las propiedades del combustible en frío.

En este octavo Taller se ha planteado el fomento de una alimentación saludable y de temporada junto con la aceptación y sensibilización del consumidor, la valorización de residuos o subproductos de la industria alimentaria y el desarrollo de tecnologías para obtención de biocombustibles. En la mesa debate moderada por el Dr. Gregorio Antolín, Director de la División de Agroalimentación y Procesos de Cartif, todos los ponentes han participado (Figura 11).

En cuanto a la sensibilización de los niños en lo que se refiere a una alimentación saludable con productos de altos valores nutritivos y donde se prioriza lo local, es importante la adaptación de estos alimentos al tipo de consumidor, a través de tecnologías como la extrusión en este caso, que consigue un producto inflado tipo snack.

En la actualidad hay un auge en la sustitución de la proteína animal por la proteína vegetal en la producción de alimentos para veganos, además de que se promueve por los gobiernos de Europa, como en el caso de España, una alimentación en la que la carne pase a segundo plano y se elaboren sucedáneos.

Hay un gran debate acerca de la industria alimentaria en contra de los procesados, una gran parte de los consumidores apuesta por los productos naturales, por ello se está dando una gran importancia al consumo de leguminosas en su forma tradicional y natural.

Por otro lado, informes de líneas de aviación exponen experiencias que se están llevando a cabo en compañías aéreas sobre el uso de los biocombustibles en sus aviones. Se destaca una aerolínea española low cost de Iberia que realizó el vuelo Madrid-Bilbao con 'biojet'. En la actualidad las aerolíneas buscan mezclar el biocombustible con combustible tradicional, ya que el uso total de biocombustible no cumple con la normativa que exige el sistema internacional de combustibles de aireación. Este combustible biológico difiere del tradicional en una viscosidad diferente que puede generar problemas técnicos, por lo que hay que continuar investigando en este campo.

Agradecimientos

Los autores quieren agradecer la financiación de este trabajo al Programa de Cooperación INTERREG V-A España-Portugal (2014-2020 (Proyecto ‘INBEC’, con expediente 0627_INBEC_6_E)).