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Obtención de productos valiosos a partir de residuos de pescado

Hoy en día existe una cierta preocupación sobre la utilización de productos sintéticos, no solo en alimentación sino en más campos industriales. La población dice preferir  compuestos naturales,  ya que los perciben como más “seguros”. Desde este punto de vista, los productos del mar, resultan muy interesantes por sus contenidos en: proteínas, ácidos grasos omega-3, aminoácidos, enzimas (proteasas), biopolímeros (colágeno, colágeno hidrolizado y gelatina) y biomateriales (hidroxiapatita). Todos estos se pueden extraer, de diferentes formas, de los residuos y subproductos generados en el enlatado de pescados azules. Según los autores de una revisión de este tema (Ferraro et al., 2013), este aprovechamiento de los subproductos puede generar incluso más valor que las propias conservas. Por tanto tenemos a nuestro alcance una mina de oro al tratarse  de materias primas tan baratas como lo que se consideran “deshechos”. ¿Lo vamos a dejar escapar?

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Según los autores la mayoría de estos residuos se han intentado gestionar de manera eficiente y sus principales salidas han sido: alimento para animales (siendo el principal la harina de pescado), fertilizantes para plantas (ya que son materiales con gran contenido en fosfatos)  e ingredientes para la fabricación de adhesivos. Sin embargo exite un mayor abanico de posibilidades, mediante la generación de diversos productos de elevado valor añadido.

Un grupo de estos compuestos revalorizados son los biopolímeros, los cuales pueden ser extraídos a partir de piel, escamas y esqueletos de estos peces, que se generan en diferentes etapas del enlatado como el salado, lavado y cortado- fileteado. Dentro de estos biopolímeros, el colágeno resulta de gran importancia puesto que actualmente su demanda mundial ha crecido de manera exponencial debido a su utilización en productos alimenticios, cosméticos, y biomateriales (por ejemplo pegamentos para heridas, por su baja respuesta inmune, quimiotacticidad y adherencia). Además, la utilización del colágeno de pescado frente al obtenido tradicionalmente del ganado porcino y bovino, parece una buena alternativa ya que tiene propiedades funcionales distintas, debido principalmente al entorno diferente en el que vive el animal: este colágeno tiene menor punto de fusión y es estable a temperaturas más bajas, lo que puede dar lugar a nuevas formulaciones. Otras ventajas residen en los brotes de encefalopatía espongiforme bovina y fiebre aftosa y en las razones socioculturales de ciertas comunidades en contra de la utilización de animales terrestres como fuente de estos biopolímeros.

La gelatina constituye otro biopolímero que se puede obtener de estos subproductos, esta proteína funcional tiene un alto valor por su propiedad de formar geles característicos, y tiene gran interés en industrias como la alimentaria, farmacéutica, cosmética y fotográfica. La gelatina obtenida del ganado bovino y porcino (pieles) actualmente representa el 98% del total, y solo un 1% se extrae de los subproductos del sector pesquero, sin embargo esta también presenta ciertas ventajas frente a la obtenida de mamíferos, como: mejor liberación de aromas (al deshacerse en boca), mayor digestibilidad y que es ser soluble a temperatura ambiente.

Otro subproducto de obligada mención debido a su importancia es la hidroxiapatita. Este material de fosfato de calcio se puede obtener de las escamas y espinas de los peces. Uno de los usos principales es como biomaterial, más específicamente como un sustituto óseo. Esto es debido a que es el principal componente mineral del hueso humano, y por tanto puede reproducir la composición y el comportamiento del mismo. Además tiene alta biocompatibilidad y es osteoconductivo ya que favorece el crecimiento de células osteoblastos, promoviendo la formación de nuevo hueso, características que lo hacen idóneo. El segundo uso más importante de la hidroxiapatita es como intercambiador de iones, especialmente para cationes bivalentes tóxicos tales como plomo (II), cadmio (II), zinc (II) y cobre (II). Por lo tanto, constituye un material muy adecuado para la limpieza de aguas residuales y suelos contaminados con estos iones.

La grasa o aceite de pescado azul es rica en ácidos grasos poliinsaturados, en particular, el pescado azul es la principal fuente de los conocidos ácidos omega-3. Entre estos dos parecen tener un gran potencial para uso medicinal: el ácido ecosapentaenoico (EPA), con efectos inhibitorios en la cogaulación plaquetaria; y el ácido docashexaenoico (DHA), que es un ácido graso estrucutral en los tejidos nerviosos del cerebro y la retina, por ejemplo. El aceite de pescado es en estos momentos el tercer complemento dietético más consumido en EEUU.

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Los autores también revisan otras posibles vías de valorización de los residuos de pescados azules, como la obtención de aislados proteicos e hidrolizados de proteínas que pueden tener propiedades funcionales interesantes en las producción de alimentos (estructurantes, retención de agua, gelificantes, espumantes, emulsificantes), así como propiedades bioactivas (antioxidantes, anti-hipertensivas, anti-trombóticas, etc.); o ser útiles para su sus como medios de cultivo de microorganismos, o como nutrientes en procesos de fermentación. Incluso señalan que las vísceras de estos pescados pueden ser fuentes interesantes de determinadas enzimas, principalmente proteolíticas (pepsina, tripsina, quimotripsina, etc.) con múltiples aplicaciones industriales, de tipo alimentario y de otros tipos.

Referencia:

Ferraro et al. 2013. Extraction of high added value biological compounds from sardine, sardine-type fish and mackerel canning residues — A review. Materials Science and Engineering C 33 3111–3120.

 

Residuos y subproductos de la industria alimentaria en Navarra

En el siguiente documento se realiza una estimación de la cantidad de residuos más subproductos (R+Sb) generados en los principales sectores de la industria alimentaria en Navarra.

Para ello se buscaron datos estadísticos de distintas fuentes (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Gobierno de Navarra, MERCASA, etc.) sobre la producción de materias primas y/o productos procesados, a los que se les aplicó diversos coeficientes para calcular la cantidad de R+Sb. Estos coeficientes se obtuvieron a partir de referencias previas como AWARENET, PROBIOGAS, y otras.

La cantidad global obtenida ronda las 200.000 toneladas anuales, procedentes principalmente del procesado de cereales (harina, malta), hortalizas (sobre todo tomate, en menor medida alcachofa, espárrago, etc.), sacrificio de animales (sobre todo aves y porcino), y también del sector lácteo (queso), vinícola y del aceite de oliva.

Conviene señalar que una gran parte (que no se ha podido cuantificar con precisión) de estos R+Sb tienen un aprovechamiento inmediato, por lo que deben ser considerados como subproductos, y no como residuos (ver la distinción entre uno y otro en una entrada anterior).

Proyecto FUSIONS y concepto Food Waste

FUSIONS es el acrónimo de Food Use for Social Innovation by Optimising Waste Prevention Strategies, un proyecto de la UE para los años 2012-2016, en el que participan 21 socios de 13 países, incluyendo universidades, institutos de investigación, asociaciones de consumidores y empresas. Además cuenta con la colaboración de más de 200 organizaciones europeas.

El proyecto persigue contribuir a :

  • Armonizar la monitorización del «Food Waste».
  • Mejorar la comprensión de la medida en que la innovación social puede reducir el «Food Waste».
  • El desarrollo de guías para una política común en la UE-27 con respecto al «Food Waste».

En las líneas anteriores el término «food waste» podría traducirse por «residuos alimentarios» o por «desperdicio de alimentos». Cualquiera de los dos términos encajaría sin problemas. Veamos entonces… ¿qué entiende FUSIONS por food waste?.

En julio de 2014 publicó un documento (FUSIONS Definitional Framework for Food Waste) en el que daba la siguiente definición:

Food waste is any food, and inedible parts of food, removed from the food supply chain to be recovered or disposed (including composed, crops ploughed in/not harvested, anaerobic digestion, bio-energy production, co-generation, incineration, disposal to sewer, landfill or discarded to sea)”

Es decir,

«Residuo alimentario es cualquier alimento, y partes no comestibles de alimento, separado de la cadena de suministro de alimentos para ser recuperado o desechado (incluyendo el compostaje, las producciones no cosechadas, la digestión anaerobia, la producción de bio-energía, la co-generación, la incineración, y el vertido por alcantarillado, en vertedero o al mar)»

Para entender mejor la definición conviene describir el marco técnico que establece FUSIONS en relación a los flujos de recursos en el sistema agroalimentario (ver siguiente figura).

FUSIONS marco tecnico

En FUSIONS se tienen en cuenta todos los materiales alimentarios retirados en las distintas etapas de la cadena alimentaria, tanto las partes comestibles (lo que se correspondería con las pérdidas y desperdicio de la FAO) como las no comestibles (las «non food parts» que no entraban dentro de la definción de pérdidas y desperdicio de la FAO).

Un aspecto interesante de la propuesta de FUSIONS es que no considera todos estos materiales como residuos, sino que su calificación depende de su destino, distinguiendo dos grupos:

  • Los materiales B-i «Valorización y conversión», destinados a alimentación animal o al procesado para la obtención de biomateriales y bioquímicos.
  • Los materiales B-ii «Food waste» o «Residuos alimentarios», entre los que se consideran los eliminados mediante vertido (vertedero, alcantarillado, producciones no cosechadas, descartes) o incineración, pero también los valorizados o aprovechados mediante compostaje, digestión anaerobia y aprovechamiento energético (bioenería, cogeneración).

¿Hasta que punto son coherentes estas definiciones y este marco técnico con las definiciones de residuo biodegradables y bioresiduos y los procedimientos de gestión de residuos descritos en la normativa europea?

  • Los materiales B-ii entrarían dentro de la categoría de residuos biodegradables (algunos de ellos también biorresiduos, pero no todos) y podrían ser sometidos a los diferentes sistemas de gestión de residuos previstos en la normativa.
  • Por su parte, los materiales B-i no se clasificarían como residuos, y posiblemente tendrían encaje en la definición de subproductos de la legislación europea.

Y para terminar, indicar que en una entrada posterior se habla del concepto de Residuo alimentario (food waste) finalmente adoptado en la última revisión de la Directiva europea de residuos (Directiva 2018/851) y se compara con la definición FUSIONS y con otros marcos de definiciones.

Residuos/subproductos de la industria alimentaria (España)

En el siguiente documento se pretende realizar una estimación de los residuos/subproductos generados en la industria alimentaria española, con datos de los años 2009 a 2013, y comparar los datos obtenidos con los publicados en AWARENET en 2004, correspondientes a finales del siglo XX.

El estudio se ciñe al eslabón de la cadena alimentaria correspondiente al procesado de alimentos, a la industria alimentaria. Los datos aquí representados se corresponden con las cantidades de materiales que se generan en los procesos de obtención industrial de productos alimentarios, durante el procesado de las materias primas. Son estimaciones de las partes de las materias primas que no van a formar parte del producto final. Estas partes después podrán ser consideradas bien residuos, bien subproductos, según su destino.

La metodología seguida para realizar las estimaciones es similar a la descrita en la siguiente referencia:

AWARENET (2004). Handbook for the prevention and minimisation of waste and valorisation of by-products in European agro-food Industries. Depósito legal: BI-223-04.

Esta publicación fue el resultado de un proyecto financiado por la UE (Proyecto nº GRD1-CT2000-28033), de nombre “Agro-Food Wastes Minimisation and Reduction Network – AWARENET”. En el proyecto participaron diferentes entidades y empresas europeas. La coordinación fue a cargo del Centro Tecnológico Gaiker (www.gaiker.es), situado en Vizcaya.

Este documento aparece citado en numerosos documentos relacionados con la generación y gestión de residuos alimentarios en la Unión Europea.

http://issuu.com/arozarena/docs/residuos_y_subproductos_ia?e=16973517/31622300

Gestión de residuos municipales en España (2)

Esta entrada junto a otra anterior y la siguiente pretenden ofrecer una panorámica sobre la situacion actual de la generación de residuos de competencia municipal en España.

En la siguiente figura aparece representado el itinerario que siguen los residuos generados en los municipios a través de las distintos tipos de instalaciones de gestión existentes. Para cada tipo de instalación existen unas entradas de residuos y unas salidas, bien de productos finales, bien de productos intermedios y residuos que se trasladan a otras instalaciones. Todo esto aparece cuantificado en su mayor parte en la figura. Los datos se corresponden al año 2012 y se han recogido del informe 2013 sobre gestión de residuos publicado por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.

Itinerario Residuos Municipales_Blog

Nos centraremos sobretodo en los residuos biodegradables.

El primer hecho a constatar es una constante en la gestión de residuos municipales en España: la recogida separada de residuos todavía es muy reducida, supone el 15 % del total. Este porcentaje se incrementa de una forma muy lenta año a año. Este es uno de los principales talones de aquiles del sistema, que condiciona notablemente las posibilidades de reciclado posterior de los residuos.

Los residuos biodegradables procedentes de recogida separada son por un lado el papel y cartón (alrededor de 1 millón de toneladas) y por otro la fracción verde (FV, 0,25 millones de t) y la fracción orgánica recogida separadamente (FORS, 0,55 millones de t). Estas dos últimas van a parar casi exclusivamente a las instalaciones de compostaje. El número de estas instalaciones se ha incrementando mucho los últimos años (eran 18 en 2006, 44 en 2012). No obstante esta mejora se ha producido muy especialmente en Cataluña, que cuenta con más de la mitad (24) de las instalaciones totales. En las estaciones de compostaje se genera una cantidad cercana a 0,15 millones de t de compost.

Las estaciones de valorización dedicadas al triaje, triaje y compostaje, triaje, biometanización y compostaje reciben alrededor de 11 millones de toneladas de los cerca de 18 millones de residuos mezclados generados en los municipios españoles. De esta entrada cerca de 0,74 millones de t se convierten en materiales (no biodegradables) recuperados. En las estaciones que incluyen tratamiento biológico se genera algo más de 0,7 millones de t de material bioestabilizado (no se puede denominar compost), que tiene utilidad en suelos agrícolas (en menor medida que el compost). Lo más destacable de estas instalaciones, es que tras el triaje se produce un rechazo de entre el 60 y el 78 % del material entrante. Incluso las estaciones de compostaje, que reciben residuos biodegradables separados en origen, generan alrededor de un 32 % de rechazo.

Todos estos residuos rechazados van destinados a operaciones de eliminación (alrededor de 1 millón de t a incineración, y 6,5 millones de t a vertedero). Sumando lo que llega por rechazo y lo que entra directamente tras la recogida, las instalaciones de eliminación acumulan unos 14,4 millones de toneladas de residuos (alrededor del 70 % de los 21 millones de t generados): unos 2 millones en incineración (10 %), unos 12,4 millones en vertedero (60 %).

Por lo tanto únicamente el 30 % de los residuos de competencia municipal se recicla: alrededor de 1,9 millones de t (9 %) de materiales no biodegradables (vidrio, envases, materiales recuperados), un poco más de 1 millón de t de papel y cartón (5 %), y unos 3,4 millones de residuos biodegradables destinados a tratamientos biológicos (16 %).

El objetivo fijado a nivel estatal para el año 2020 es que este porcentaje de reutilización y reciclado del conjunto de residuos de competencia municipal se incremente al 50 %.

En una tercera entrada se compara la situación de España con otros paises de la Unión Europera, y se ve en qué medida se cumplen los objetivos europeos sobre la eliminación en vertedero de residuos municipales biodegradables.

Gestión de residuos municipales en España (1)

Esta entrada y otras dos posteriores pretenden ofrecer una panorámica sobre la situación de la gestión de residuos municipales en España. Los datos que se presentan se han extraído del informe 2013 sobre gestión de residuos del MInisterio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente.

En los municipios se generan residuos biodegradables (restos de cocina, restauración, parques y jardines, cartón y papel, etc.) y no biodegradables (plásticos y envases de todo tipo, textiles, pilas, etc.). Nos centraremos más en qué ocurre con los primeros.

Antes de detallar qué se hace con los residuos municipales conviene identificar qué tipo de tratamientos se aplican, relacionando los mismos con la terminología y la jerarquía de gestión de residuos que se describieron en una entrada anterior.

Así, los residuos biodegradables son sometidos fundamentalmente a los siguientes tipos de tratamientos:

  • Tratamientos de eliminación: la incineración por un lado, o el vertido por otro.
  • Tratamientos de valorización: fundamentalmente se trata de transformarlos a través de procesos biológicos de digestión, con el fin de obtener un producto estable. Aquí tenemos por un lado el compostaje (o digestión aerobia) y la biometanización (digestión anaerobia). Mediante el compostaje se obtiene compost, y mediante la biometanización se obtiene el llamado biogás (mezcla de metano, dióxido de carbno y otros gases) y un material bioestabilizado (denominado también digestato), que puede a su vez ser o no compostado posteriormente. Dentro de la jerarquía de residuos estos tratamientos biológicos se entienden como operaciones de reciclado.
  • También entraría en la categoría de reciclado, la recogida separada y tratamiento posterior de los residuos de papel y cartón.

Los residuos no biodegradables se pueden también reciclar a través de su recogida separada en origen, de las actividades de clasificación de envases y de recuperación de materiales, y de procesamiento posterior de cada flujo de residuos; y eliminar, de nuevo a traés de su incineración o vertido.

¿En qué instalaciones se realiza todo esto?

A) Instalaciones de valorización:

Dentro de estas tenemos instalaciones (la mayor parte) que lo que reciben son residuos municipales mezclados (lo que se suele llamar también fracción resto). En estas instalaciones hay operaciones de separación (triaje) y a veces también de tratamiento biológico (biometanización, compostaje) de la fracción biodegradable obtenida en el triaje.

  • 5 instalaciones de triaje
  • 63 Instalaciones de triaje y compostaje
  • 25 Instalaciones de triaje, biometanización y compostaje

Otras instalaciones reciben residuos municipales procedentes de la recogida separada en origen.

  • 44 instalaciones de compostaje: reciben residuos  biodegradables (fracción verde, y fracción orgánica recogida separadamente).
  • 94 instalaciones de clasificación de envases: reciben los residuos correspondientes a envases mezclados y los clasifican.
  • El cartón y el papel, y el vidrio y envases de vidrio, se destinan a alguna de estas instalaciones o a otras finales donde se someten a procesado para su reciclado.

B) Instalaciones de eliminación:

  • Incineradoras: los residuos se queman generándose energía eléctrica y cenizas como residuos. Hay únicamente 10 incineradoras en España. En otros países europeos esta opción de eliminación es mucho más habitual.
  • Vertederos: está es la opción más desfavorable desde el punto de vista medioambiental, y más generalizada. Hay 134 vertederos municipales en España. Algo más de la mitad (71) tienen sistemas de captación del biogás generado en la descomposición anaerobia de los residuos biodegradables (Cataluña destaca también en este sentido, de sus 26 vertederos, 25 tiene sistemas de captación). A su vez una parte (minoritaria) de estas 71 instalaciones tienen capacidad para aprovechar dicho biogás. El resto directamente lo quema sin aprovechamiento energético ninguno. Sin ser evidentemente óptima, esta última opción es mejor que simplemente liberar el biogás a la atmósfera, que es lo que ocurre en los 63 vertederos sin capacidad para captar el biogás. Los vertederos son los responsables en España de alrededor del 30 % de las emisiones de metano a la atmósfera. El metano tiene un efecto invernadero 20 veces superior al dióxido de carbono.

En una entrada posterior se analizan los flujos de residuos a lo largo de estas instalaciones.