Residuos de naranja y banana pueden hacer su aporte a la producción de etanol

En un estudio se propone darle un destino útil a la gran cantidad de restos que se generan en los ciclos de esas frutas, que van desde la recolección hasta después del consumo

Por José Tadeu Arantes

Agência FAPESP – Las naranjas y las bananas, las dos frutas más cultivadas en Brasil, pueden convertirse también –debido a sus residuos– en importantes fuentes complementarias para la producción de bioetanol para vehículos. Éste es el objetivo de la investigación intitulada “Producción de bioetanol utilizando cáscaras de bananas y naranjas mediante cofermentación de Zymomonas mobilis y Pichia stipitis”, que cuenta con el apoyo de la FAPESP.

Dicho estudio contó con la coordinación de Crispin Humberto Garcia Cruz, profesor titular de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) en el campus de São José do Rio Preto (interior de São Paulo, Brasil), y su desarrollo estuvo a cargo de la doctoranda Michelle Cardoso Coimbra, becaria de la FAPESP.

“Por supuesto que las respuestas obtenidas en laboratorio no pueden extrapolarse sencillamente a un proceso industrial a gran escala. Pero permiten hacer una estimación. Con base en los valores obtenidos a escala de laboratorio, si todos los residuos resultantes de los cultivos de naranja y banana se convirtiesen en etanol, obtendríamos una producción anual de 658 millones de litros”, declaró Garcia Cruz a Agência FAPESP.

Cardoso Coimbra describió paso a paso el proceso llevado a cabo en el laboratorio. “Primero se secan y se trituran las cáscaras. Luego éstas pasan por un tratamiento preliminar de hidrólisis ácida, realizado con ácido sulfúrico al 5% (existen otras alternativas de tratamiento previo, tales como la hidrólisis alcalina, la explosión de vapor, etc.). Posteriormente, al material así tratado se lo mezcla con enzimas en una solución durante alrededor de 24 horas.

Luego de la hidrólisis enzimática, se filtra y se desintoxica la mezcla con carbón activado para extraer los compuestos inhibidores que pueden formarse durante la etapa de hidrólisis ácida. Y entonces se emplea el material como sustrato para la fermentación, la cual se logra mediante el empleo de cultivos de Zymomonas mobilis y Pichia stipitis, para producir etanol”.

“Mediante la utilización del cultivo conjunto de Zymomonas mobilis y Pichia stipitis, la productividad fue mayor en comparación con los procesos basados en tan sólo en uno de estos microorganismos. Sucede que, con ambos microorganismos, tanto las pentosas como las hexosas liberadas con la hidrólisis de las cáscaras pueden transformarse en etanol”, comentó Garcia Cruz.

La producción brasileña de etanol de caña de azúcar, anhidro e hidratado, es de aproximadamente 27 mil millones de litros anuales. El etanol de residuos de naranja y banana correspondería a un 2,5% de dicho volumen. Si se considera únicamente el etanol de caña de azúcar hidratado, que es el que se utiliza como combustible, la producción anual brasileña llega 15 mil millones de litros. En este caso, el porcentaje del aporte del etanol de residuos de naranja y banana ascendería al 4,3%.

La mayor parte de ese aporte provendría de la citricultura.

Doce millones de toneladas de residuos

Brasil es en la actualidad el mayor productor de naranjas del mundo, con una producción anual de alrededor de 18 millones de toneladas. “Aproximadamente el 50% del peso de la naranja está formado por la cáscara y por el bagazo, que son sus principales residuos. Por ende, podemos estimar que 9 millones de toneladas anuales de residuos de naranjas podrían convertirse, teóricamente, en 570 millones de litros de etanol”, informó Michelle Cardoso Coimbra.

La banana, la segunda fruta en lo que hace a cultivos en Brasil, tiene una producción anual de aproximadamente 7 millones de toneladas. Según la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), por cada 100 kilos de bananas cosechadas, 46 no se aprovechan, pues no contemplan los estándares de consumo. La producción descartada, por sí sola, genera alrededor de 3 millones de toneladas de residuos por año. “También teóricamente, esa cantidad podría transformarse en 88 millones de litros de etanol”, añadió la investigadora.

Si se suman los 570 millones de litros provenientes del cultivo de naranjas a los 88 millones de litros resultantes de las bananas, se llega al valor total de 658 millones de litro anuales.

Estas cifras son puramente teóricas, por ahora. No existe en Brasil ninguna central de producción de etanol asociada a la fruticultura. Tales centrales deberían instalarse preferentemente cerca de las áreas de cultivo de esas frutas, o deberían efectuarse adaptaciones en las plantas actualmente existentes. Asimismo, la captación y el aprovechamiento de los residuos de frutas dependen de diversos factores. Uno de ellos consiste en que la generación de esos residuos se produce en distintas etapas de los ciclos de la naranja y de la banana: recolección, transporte, reventa y post consumo.

El otro factor, que es aún más importante, es el que indica que la producción de etanol a base de residuos de frutas depende de la llamada tecnología de segunda generación, que consiste en la rotura de las cadenas de celulosa y de hemicelulosa mediante hidrólisis enzimática y en el aprovechamiento de los azúcares resultantes.

El costo de las enzimas

“Uno de los principales cuellos de botella radica en el alto valor de las enzimas necesarias para la liberación de los azúcares en la etapa de hidrólisis de la celulosa y de la hemicelulosa. Otro es la utilización de microorganismos genéticamente modificados o cultivos conjuntos de microorganismos que puedan fermentar a las hexosas y pentosas que se liberan mediante hidrólisis, para incrementar así el rendimiento de la producción de etanol de segunda generación”, explicó Garcia Cruz.

La primera central de etanol de caña de azúcar de segunda generación entró en operación comercial en Brasil a finales del año pasado en la localidad de São Miguel dos Campos, en el estado de Alagoas. Dicha usina se encuentra ubicada cerca de otras tres que producen azúcar y etanol de primera generación, y que le venden parte de los residuos de su producción (paja y bagazo de caña) a la planta de segunda generación. Ese arreglo, fundamental para reducir los costos de transporte, no podría hacerse efectivo al corto plazo en el caso de los residuos de frutas.

Pese a estos obstáculos, los científicos consideran que el etanol de residuos de frutas constituye una opción comercialmente prometedora. Y más aún debido a que existirían subproductos. “La quema de los residuos resultantes de las diversas etapas de la producción del etanol podría generar energía eléctrica. Asimismo, para la utilización de la cáscara de naranja sería recomendable la extracción de los aceites esenciales, compuestos fundamentalmente por limoneno, un subproducto de interés para las industrias alimenticias”, afirmó Garcia Cruz.