Archivos Mensuales: julio 2016

Desperdicio de alimentos en los hogares españoles

EL HUFFINGTON POST publica hoy un reportaje sobre el desperdicio de alimentos en España, haciendo referencia fundamentalmente al desperdicio en los hogares.

El reportaje se basa fundamentalmente en un estudio encargado y publicado en enero de 2016 por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (Magrama).

IMG_20151019_231744La principales conclusiones del informe son que:

  •  En los hogares españoles se desperdicia el 4,53 % del todos los alimentos comprados. Esto supone el desperdicio d alrededor de 1.326 millones de kg al año.
  • Se desperdician más los productos frescos que los procesados. Así 8 de cada 10 hogares tiran alimentos sin procesar a la basura, por no considerarlos en buen estado, mientras que 3 de cada 10 tiran parte de las recetas prepraradas, siendo mayor la cantidad que se desperdicia de la nevera que del plato.
  • Las frutas, verduras y el pan son los alimentos más desechados, representando el 48,1 % del volumen de desperdicios.
  • En primavera-verano se desperdicia un 9,4 % más que en otoño-invierno.

Sobre este tema ya se realizó una entrada anterior haciendo referencia a un estudio realizado en 2012 por parte de Confederación Española de Cooperativas de Consumidores y Usuarios (HISPACOOP). Los resultados de ambos informes parecen bastante coherentes.

Ejemplos de valorización de subproductos

Las industrias alimentarias durante la transformación de las materias primas en productos procesados generan una serie de residuos/subproductos (por ejemplo, orujos de vinificación, lactosuero en queserías, restos vegetales en la producción de zumos de frutas y conservas vegetales, pieles y espinas de pescado, etc.). El destino de estos restos es diverso dependiendo de la naturaleza del residuo y de las posibilidades de aprovechamiento que existan en la zona en que se generan. La alimentación animal es el principal destino de muchos residuos vegetales por ejemplo.

La mayor parte de estos restos cuentan en su composición con compuestos interesantes desde el punto de vista nutricional o desde otro punto de vista, en alimentación humana, animal, o en otros terrenos como el cosmético y médico, o tienen propiedades fisicoquímicas que los hacen potencialmente interesantes para determinadas aplicaciones, o constituyen una buena materia prima para la obtención de nuevos compuestos o materiales.

Para la obtención de estos productos de mayor valor añadido a partir de residuos/subproductos alimentarios se pueden aplicar diversas tecnologías de transformación y conservación, que incluyen procesos físicos como la extrusión y el secado, procesos de extracción sólido-líquido, o procesos biológicos de fermentación, entre otros.

En el día de hoy hemos publicado en el blog 11 entradas en las que se describen algunos ejemplos de procesos y alternativas de valorización de residuos/subproductos de diferente naturaleza. Se trata de esumenes divulgativos realizados a partir de una selección de los cientos de articulos científicos existentes sobre estas temáticas. Las entradas han sido realizados por estudiantes de la asignatura “Valorización de subproductos de las industrias alimentarias”, del Master en Tecnología y Calidad de las Industrias Alimentarias, de la Universidad Pública de Navarra.

Se puede acceder a dichas entradas a  través de los siguientes enlaces:

Antioxidantes naturales de residuos vegetales

En la literatura científica existen numerosos artículos que tratan sobre la obtención de compuestos antioxidantes (sobretodo compuestos fenólicos) a partir de residuos agroindustriales, generalmente de origen vegetal.

Los autores de este artículo (ver referencia final) trataron de realizar una aproximación industrial a este tema. Realizan un proceso secuencial de selección de las mejores materias primas y de optimización de las condiciones de extracción (hasta escala de planta piloto) con vistas a obtener extractos con elevada capacidad antioxidante, susceptibles de ser empleados en alimentación y/o en cosmética.

El punto de partida son 13 materias primas: residuos de la producción de zumos de remolacha, manzana, pera y fresa, residuos de industrias conserveras de tomate, alcacachofa y espárragos, residuos de cosecha de achicoria, endivia,  pepino y crocoli, y dos hierbas medicinales tomadas como referencia por su riqueza en polifenoles: vara de oro (Solidago virgauterea) y hierba pastel (Isatis tinctoria).

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En una primera etapa realizaron 65 extracciones sólido-líquido con diferentes disolventes (agua, metanol, etanol, acetona, hexano) y 65 mediante CO2 supercrítico, analizaron el rendimiento de la extracción y la riqueza polifenólica de los extractos. En base a estos datos y a otros criterios (disponibilidad del material, necesidad o no de pretratamientos, criterios comerciales, etc.) descartaron 8 materias primas.

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Con las 5 materias primas seleccionadas (vara de oro, residuos de manzana, pera, tomato y alcachofa) obtuvieron 30 nuevos extractos (mediante extracción con etanol o acetona, ambas al 50%, y fraccionamiento posterior con agua, butanol o butanona). Ampliaron los análisis a la medida mediante tres métodos distintos de la actividad antioxidante de los extractos.

Seccionaron así la vara de oro y los residuos de manzana y alcachofa, con los cuales realizaron de nuevo extracciones. En esta tercera etapa dichas extracciones se realizaron a escala de planta piloto. Hicieron un profundo estudio de su actividad antioxidante.

Y además introdujeron los extractos en formulaciones (cremas) cosméticas, comprobando que el poder de conservación de los tres extractos fue similar al de antioxidantes comerciales.

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Referencia:

Peschel W., Sánchez-Rabaneda F., Diekmann W., Plescher A., Gartzía I., Jiménez D., Lamuela-Raventós R., Buxaderas S., Codina C. An industrial approach in the search of natural antioxidants from vegetable and fruit wastes. Food Chemistry 2006 97 137–150.

Biorefinería para la valorización de orujos de uva

Esta entrada es un resumen de la siguiente publicación, en la que un grupo de investigadores italianos traslada el concepto de biorefinería a la valorización de residuos vitivinícolas.

Martinez, G.A.; Rebecchi, S.; Decorti, D.; Domingos, J.M.B.; Natolino, A.; Del Rio, D.; Bertin, L.; Da Porto, C.; Fava, F.  Towards multi-purpose biorefinery platforms for the valorization of agro-industrial wastes: production of polyphenols, volatile fatty acids, polyhydroxyalkanoates and biogas from red grape pomace. Green Chemistry (2016), Vol. 18, 261–270

Los orujos de uva (aproximadamente 50 % pieles u hollejos, 25 % pepitas, 25 % raspones), son los principales residuos obtenidos en la elaboración de vino. Representan el 18% en volumen del vino producido, de modo que, teniendo en cuenta que en 2014 se produjeron 279 millones de hL de vino (OIV), la cantidad generada de este subproducto a nivel mundial fue de 5 millones de toneladas.

Hasta hace unos años la legislación europea obligaba a someter los orujos a destilación. No obstante el reglamento CE 479/2008 revocó esta obligatoriedad y promovío la eliminación gradual de los subsidios a la destilación.

En este contexto los autores señalan que muy probablemente esto favorezca la búsqueda de alternativas para la gestión y valorización de los residuos vitivinícolas. Su trabajo es una propuesta de aplicación del concepto de biorrefinería multi-propósito en etapas, persiguiendo una explotación completa de los orujos. En su opinión, las ventajas que presentan los procesos de biorrefinería multi-propósito en etapas, frente a opciones menos integradas serían:

  • Optimizar los costes de inversión
  • Diversificar los beneficios
  • Minimizar los residuos generados
  • Auto-suficiencia energética

La biorrefinería propuesta incluiría cuatro procesos secuenciales, en los que se obtienen diferentes productos:

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1º- Extracción de polifenoles

Se compara la extracción con CO2 supercrítico con un 10 % de disolución acuosa de etanol al 57 % (v/v) (Figura 1), que se lleva a cabo en una planta piloto comercial, con la extracción convencional (con metanol).

Extracción de polifenoles

Figura 1: Esquema experimental de la extracción de polifenoles con CO2 supercrítico

Con CO2 supercrítico se extraen más compuestos polifenólicos y, selectivamente, más proantocianidinas. Asimismo, la actividad antioxidante es mucho mayor que la obtenida a través de la extracción convencional.

2º- Producción de ácidos grasos volátiles

Los orujos de uva resultantes tras la extracción de polifenoles, se someten a una digestión acidogénica anaerobia húmeda con microrganismos acidogénicos (Figura 2).

Producción de VFAs

Figura 2: Esquema experimental de la producción de ácidos grasos volátiles

Los orujos de los que se parte en esta fase contienen 81 % de sólidos volátiles y  85 % de materia orgánica susceptible de transformarse en ácidos grasos volátiles. La extracción de polifenoles previa no afecta a este proceso, y tras 16 días de digestión, la fracción líquida es relativamente rica en ácidos grasos volátiles totales (VFAs), especialmente ácido acético y ácido butírico.

Esta fracción líquida se destina a la producción de polihidroxialcanoatos (PHA) mediante fermentación con Cupriavidus necator, mientras que el residuo sólido se somete a digestión anaerobia para obtención de biogás.

3º- Producción de polihidroxialcanoatos

Se realiza un proceso en dos etapas (Figura 3):

Producción de PHAs

Figura 3: Esquema experimental de la producción de polihidroxialcanoatos

Se comparan los resultados alimentando el proceso con 20 % y 40 % del efluente rico en VFAs, obteniéndose mayor concentración de PHAs con el 40 %. Se comprueba que sólo los VFAs son los responsables de la producción de PHAs empleando también muestras control y comparando la reducción de la DQO empleando los efluentes ricos en VFAs vs. las muestras control. Asimismo, no hay ninguna sustancia en el medio que inhiba el proceso.

El polímero obtenido es prácticamente sólo PHA, y éste tiene pocas aplicaciones por su elevada cristalinidad y la cercanía entre sus temperaturas de fusión y degradación. No obstante, la adición de ácido propiónico o ácido valérico, ambos ácidos grasos volátiles, dan lugar a un co-polímero más fuerte y flexible.

4º- Producción de biogás

Con los sólidos resultantes de la digestión anaerobia, inoculando bacterias metanogénicas, se lleva a cabo una digestión anaerobia (Figura 4), obtiéndose biogás con una composición final de 67,4 % CH4 y 32,6 % CO2.

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Figura 4: Esquema experimental de la producción de biogás

Los autores señalan que el rendimiento obtenido es menor que partiendo de los orujos sin tratar; por lo que es necesario optimizar este proceso.

Información adicional:

Los siguientes enlaces corresponden a estudios sobre la valorización de orujos de uva, relacionados con las vías contempladas en este trabajo:

AINIA. Biorrefinerías, valor para desechos como hollejos, pepitas de uva y lías de fermentaciones vinícolas.

Energías Renovables. El valor de los hollejos y las pepitas de las uvas para el biogás.

Martín J. El futuro de los biocombustibles: Biorrefinerías integradas. Universidad de Valladolid, 2009