Una tecnología biocatalítica para reducir la huella ambiental de la industria de la pasta y el papel
El papel se obtiene de celulosa extraída de la madera tras eliminar las fracciones de lignina y hemicelulosa. Uno de los principales retos que afronta la industria de la pasta de papel hoy en día es que no todos los componentes de la madera se aprovechan plenamente. En concreto, las ligninas kraft(se abrirá en una nueva ventana) representan alrededor del 85 % de la producción total mundial de lignina, pero no existe ninguna tecnología de catalización establecida para poder despolimerizarla y obtener productos químicos aromáticos y componentes básicos. Dado que tanto la lignina como la hemicelulosa pueden servir como fuentes renovables de compuestos aromáticos y azúcares para distintos procesos biológicos, se necesitan enzimas capaces de modificar estos polímeros bajo las condiciones de pH y temperatura extremas de los procesos de fabricación de la pasta kraft.
Identificación y optimización de enzimas extremófilas
El objetivo principal del proyecto WoodZymes(se abrirá en una nueva ventana) era aprovechar la biomasa maderera a través de enzimas diseñadas a medida que puedan incorporarse en el proceso industrial del tratamiento de la madera. WoodZymes recibió financiación de la Empresa Común para las Bioindustrias, una asociación público-privada entre la Unión Europea y la industria. El proyecto reunió a once socios de cuatro países europeos. Estos emplearon ingeniería de proteínas y prospección de bases de datos para identificar y posteriormente desarrollar enzimas extremófilas con propiedades termotolerantes y alcalófilas. Entre estas extremoenzimas había xilanasas, que descomponen la hemicelulosa, y lacasas, que actúan sobre la lignina. Las enzimas candidatas más prometedoras se sometieron a pruebas piloto en varias aplicaciones de producción industrial. «Uno de los objetivos del proyecto WoodZymes era valorizar las fracciones de lignina y hemicelulosa infrautilizadas de la industria de la pasta kraft, para ahorrar en la cantidad de productos químicos necesarios y reducir la huella ambiental global», explica Susana Camarero, coordinadora del proyecto. Una de las candidatas muy extremófilas se introdujo en la secuencia de blanqueo de la pasta kraft de eucalipto, lo cual disminuyó notablemente el uso de dióxido de cloro y mejoró la blancura de la pasta. Al mismo tiempo, el uso de esta enzima redujo los compuestos organoclorados vertidos a las aguas residuales, lo cual disminuyó el impacto ambiental de esta industria, y permitió obtener mayor cantidad de hemicelulosas. Estas últimas se aprovechan como aditivos para la fabricación de un papel con mejores propiedades físico-mecánicas, a la vez que ofrecen importantes ahorros energéticos durante la refinación de la pasta. Además, la despolimerización enzimática de la lignina llevó a la recuperación de una amplia gama de componentes básicos fenólicos que podrían utilizarse como sustitutos de los polioles derivados de combustibles fósiles en las espumas aislantes de poliuretano y del fenol en resinas lignina-fenol-formaldehído(se abrirá en una nueva ventana) para la fabricación de tableros de madera. Los científicos del proyecto pudieron obtener las formulaciones adecuadas con una disminución considerable del contenido de fenol y formaldehído, lo que redujo el impacto ambiental del proceso de producción de tableros de fibras y del producto final.
Ventajas y perspectivas de las enzimas extremófilas
Las tecnologías biocatalíticas de WoodZymes valorizan de forma eficaz componentes de la madera infrautilizados como la lignina kraft y las hemicelulosas. Al superar obstáculos técnicos, los investigadores han cerrado satisfactoriamente el proceso kraft y han logrado incorporar subproductos de la conversión de biomasa en el proceso de producción. Esto facilita la explotación industrial de todos los componentes de las materias primas de la biomasa en distintas aplicaciones. De esta forma, WoodZymes respalda el vínculo entre la industria de la pasta y el papel, los proveedores de tecnologías de enzimas y los fabricantes de tableros de fibras y espumas aislantes, y aumenta la competitividad de la industria europea. «Desde el punto de vista medioambiental, el uso de extremoenzimas que transforman la madera constituye una tecnología limpia con unos ahorros energéticos y químicos significativos», destaca Camarero. Además, el proceso de WoodZymes genera productos sostenibles y reduce la dependencia de los recursos fósiles con un menor impacto económico y ambiental.
