Valorización de residuos agroindustriales para la producción de bioplásticos - VALORA

Des de hace más de 70 años la sociedad tiene total dependencia de los plásticos derivados del petróleo, ya sea para uso industrial o particular, y esta dependencia no hace más que crecer. Los plásticos derivados del petróleo tienen un fuerte problema medioambiental por su baja biodegradabilidad y en la actualidad se están buscando alternativas económica y medioambientalmente sostenibles para la sustitución de estos plásticos.
Por otro lado, la generación de residuos agro-industriales también presenta numerosos problemas de gestión. El objetivo de este proyecto es la valorización de residuos agro-industriales mediante la producción de bioplásticos, concretamente de polihidroxialcanoatos (PHA). A partir de residuos agroindustriales (bagazo de uva, bagazo de cerveza y alperujo) seleccionados por sus óptimas propiedades fisicoquímicas (sólidos ricos en carbono orgánico y deficitarios en nutrientes) y su relevancia en el sector agroindustrial español, la primera fase del proyecto se centrará en la producción de PHA a partir de dichos residuos mediante una fermentación en estado sólido (SSF por sus siglas en inglés) producida por cepas microbianas puras especialmente seleccionadas. En la actualidad, la SSF se ha aplicado con éxito a la producción de enzimas, biocombustibles, biosurfactantes y aromas entre otros, sin embargo, la SSF apenas ha sido estudiada para la producción de bioplásticos.
El objetivo inicial de esta fase es conocer los parámetros claves para la producción de PHA, el estudio de las cinéticas de producción y el desarrollo de sistemas de monitorización y control del proceso. Para ello se rediseñará una herramienta de control de la actividad microbiológica que el grupo ya diseño e implementó para el control del proceso de compostaje de residuos sólidos. La utilización de cepas puras, presenta serios problemas (tanto operativos como económicos) al plantear un escalado industrial del proceso, con el objetivo de superar dichos problemas, en una segunda fase de proyecto se utilizarán cultivos microbianos mixtos obtenidos de tratamientos de aguas residuales capaces de producir PHA. La selección de dichos microorganismos se realiza bajo unas condiciones muy concretas alternando periodos de festín y de hambruna donde se alternan fases con sustrato rico en carbono orgánico y bajas concentraciones de nutrientes con fases con escasez de carbono. Así, el microorganismo capaz de haberlo acumulado anteriormente completa su metabolismo, eliminando del sistema aquellos que no son capaces de producir PHA. Una vez estudiadas las poblaciones microbianas, sus cinéticas y haber desarrollado un sistema de control, de monitoreo y modelización a escala laboratorio, se desarrollará un protocolo de extracción de PHA en SSF.
Finalmente, con el conocimiento adquirido se realizará un escalado de proceso a escala laboratorio en reactores de 5L. Además, con la finalidad de que la tecnología se pueda transferir al sector industrial, se evaluaran el impacto ambiental y económico para determinar la viabilidad global del proceso.