Las proteínas vegetales quieren ser protagonistas en la química verde

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La bioeconomía como modelo de desarrollo industrial sostenible

El enfoque de la bioeconomía se ha instalado como una de la formas más eficaces para contrarrestar los efectos del calentamiento global, causante del cambio climático, y a la vez, contribuir al desarrollo de las naciones. Fundamentalmente, en aquellas donde la agricultura y sus encadenamientos productivos están más desarrollados.
 
 

Las proteínas de origen vegetal desempeñaron un papel clave en la industria química hace cien años. Se las utilizaba, como por ejemplo, para elaborar agentes aglutinantes o adhesivos. Pero con el auge de la petroquímica, su uso en la industria química ha caído en el olvido.

Sin embargo, así como la celulosa, la lignina y las grasas, las proteínas son también materias primas renovables y por lo tanto, cuentan con un alto potencial para crecer en el campo de la química verde. En esta línea, los equipos de investigación del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Envasado IVV, en Freising, Alemania, están colaborando con el proyecto TeFuProt para sacar el máximo provecho de las prometedoras propiedades tecnofuncionales de las proteínas vegetales para aplicaciones industriales. El objetivo del programa es alejarse del petróleo y hacer un mayor uso de las materias primas renovables.

Los socios involucrados en el proyecto TeFuProt, cuyo nombre es la abreviatura de proteína tecnofuncional, tienen como objetivo obtener proteínas para aplicaciones industriales a partir de residuos agrícolas. Basado en el enfoque de la bioeconomía, el propósito final es contrarrestar la escasez y el aumento de precios a largo plazo de las materias primas fósiles contaminantes y utilizar materias primas renovables como alternativa al petróleo.

Colza como fuente de proteína

El procesamiento de materias primas agrícolas como la colza da como resultado grandes cantidades de proteína. Estas proteínas son un subproducto de la extracción del aceite de la oleaginosa a partir de un proceso conocido como crushing. Los subproductos que se obtienen con alto contenido de proteínas son la harina de colza o la torta prensada de colza.

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«Hasta ahora, este coproducto se ha utilizado principalmente como alimento en la ganadería. Pero este uso es limitado debido a las sustancias amargas que contiene», explica Andreas Fetzer, científico del Instituto. Debido a sus propiedades funcionales, como la capacidad de formar espumas, geles y películas, y su capacidad para retener agua, las fracciones de proteína de la torta prensada de colza tienen un enorme potencial para una amplia gama de aplicaciones técnicas. Son ideales como aditivos para pinturas, barnices, adhesivos, lubricantes, materiales de construcción, detergentes y polímeros, explica el investigador. «Las proteínas vegetales están abriendo la puerta al desarrollo de productos biológicos novedosos y sostenibles con propiedades mejoradas. Y esto también reduce nuestra dependencia de los recursos fósiles e impulsa la producción respetuosa con el clima».

A los investigadores del Instituto Fraunhofer se les encomendó la tarea de investigar cómo aislar las proteínas de la harina de colza y la torta prensada de colza y desarrollar los procesos necesarios para ello. También estuvieron a cargo de la modificación, preformulación y preparación de proteínas para que puedan ser entregadas a sus socios en el desarrollo para las pruebas, ya sea en forma de polvos secos o en solución líquida. Sumado a ello se analizaron las propiedades tecnofuncionales como la solubilidad, el comportamiento espumante y emulsionante, así como las propiedades de formación de película. Además del Instituto Fraunhofer, las empresas ANiMOX GmbH y Naturstoff-Technik GmbH también se encargaron de fabricar y refinar la proteína.

Agentes aglutinantes alternativos en pinturas y barnices

Las propiedades de formación de película en particular produjeron resultados de prueba convincentes: «Al secar las proteínas disueltas en agua, a las que se añadió un plastificante de base biológica, en una placa de Petri, el agua se evaporó y las proteínas se entrecruzaron para formar una película estable. Así, las proteínas son principalmente adecuadas como aglutinantes alternativos en pinturas y barnices, tintes para madera o revestimientos de parquet que suelen contener materias primas fósiles. Los acrilatos, por ejemplo, pueden sustituirse por preparados proteicos”, explica Fetzer. Además, las proteínas muestran la capacidad de unirse eficazmente a los colorantes o actuar como barreras. Esto mostró un beneficio adicional del recubrimiento a base de proteínas, especialmente en el sector de la madera: se evitó eficazmente que los colorantes «se desangraran» de la madera.

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Fetzer y sus colegas recuperaron con éxito cuatro tipos de proteínas a través de cuatro procesos claramente diferentes. «Desaceitado, triturado y disolución de la torta prensada de colza en agua. Luego, la mezcla se centrifuga para separar los sólidos de los líquidos. Después de eso, se refina el extracto acuoso con las proteínas disueltas», describe el científico. Los aislados de proteína recuperados a menudo tienen un contenido de proteína de más del 90 por ciento.

Oportunidad de crear innovaciones revolucionarias

A largo plazo, los 18 socios del proyecto han producido una serie de productos prometedores, algunos de los cuales ya están disponibles como prototipos. Estos incluyen películas biodegradables como material de envasado para bolsas de detergente, por ejemplo, o como cubiertas de plantas, así como tableros de fibra de residuos de producción y agentes aglutinantes modificados con proteína de colza. Espumas aislantes ignífugas para la industria de la construcción o espumas moldeadas para embalaje, protección de fibras e inhibidores de transferencia de tintes en detergentes ecológicos para ropa, componentes espesantes para lubricantes o aglutinantes para lacas lubricantes y aditivos en agentes limpiadores universales para superficies de madera.

«En muchos casos, hemos integrado con éxito las proteínas en los productos y hemos generado propiedades con valor agregado», dijo el investigador. Los siguientes pasos apuntan a optimizar los preparativos y prepararlos para el mercado. El objetivo a largo plazo de los socios es reemplazar los productos de base petroquímica por otros de base biológica a gran escala y crear valor añadido mediante el uso de proteínas vegetales.

 
 
 
 
 

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