Del CO2 a ácidos orgánicos: capturar valor para la economía circular
Mientras continúa la batalla contra el cambio climático, la biotecnología sostenible puede ofrecer soluciones innovadoras. El proyecto VIVALDI(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, ha logrado un notable avance en el sector, transformando con éxito las emisiones de dióxido de carbono de las industrias de origen biológico en valiosos ácidos orgánicos. Un consorcio de 16 socios desarrolló una solución integrada que captura el CO2 de emisiones industriales reales y lo convierte en 4 ácidos orgánicos de alto valor: ácido láctico, succínico, itacónico y 3-hidroxipropiónico. Esos productos químicos pueden volver a entrar en el proceso de producción de las biorrefinerías o usarse como componentes básicos de biomateriales utilizados en industrias como la farmacéutica, la alimentaria y la de piensos, lo cual representa un paso importante hacia una economía circular. «El método holístico de VIVALDI garantiza una vía eficiente y sostenible, convirtiendo lo que antes era un residuo (CO2) en ácidos orgánicos comercializables y con valor añadido», afirma Albert Guisasola, coordinador del proyecto VIVALDI.
De la captura de CO2 a la fermentación
El éxito del proyecto radica en su método integral, que combina múltiples metodologías en un proceso sin fisuras y las pone a prueba utilizando emisiones reales de cuatro industrias de origen biológico. El proceso comienza con un sistema de captura de CO2 basado en metildietanolamina(se abrirá en una nueva ventana), mejorado con enzimas de anhidrasa carbónica para mejorar la tasa de absorción. «La energía y los costes de la captura de CO2 se han reducido hasta un 25 %, y el proceso se ha validado usando un flujo real de CO2 procedente de una empresa de resina de lejías celulósicas que inicialmente contenía menos de un 13 % de dióxido de carbono», afirma Guisasola. A continuación, el CO2 capturado se reduce electroquímicamente a ácido fórmico o metanol, que se usa como componente básico para la siguiente etapa. En esta fase las cepas de levadura «Komagataella phaffii» modificadas genéticamente transforman los compuestos en los ácidos orgánicos objetivo mediante fermentación. Para hacer esta técnica aún más sostenible, los nutrientes necesarios para la fermentación se recuperaron de las aguas residuales industriales mediante sistemas bioelectroquímicos. Cada paso se evaluó en laboratorio o en pruebas piloto. Por ejemplo, se probó la electrorreducción del CO2 a ácido fórmico usando diferentes materiales catódicos, como el estaño y el bismuto, durante un largo período de tiempo. El equipo de VIVALDI demostró el potencial de la solución para la producción a nivel industrial, logrando altos índices de producción: hasta 100 gramos por litro de ácido succínico, 80 gramos por litro de ácido itacónico y una mejora significativa en los rendimientos de ácido 3-hidroxipropiónico cuando había ácido fórmico.
Poner a prueba la innovación de origen biológico
Los socios industriales verificaron los ácidos orgánicos bioproducidos en el proyecto, que son componentes fundamentales en materiales para productos farmacéuticos, producción de alimentos, plásticos y piensos. La empresa de bioplásticos Novamont(se abrirá en una nueva ventana) utilizó con éxito el ácido succínico bioproducido a fin de crear nuevos biopolímeros aptos para aplicaciones de moldeo por inyección y espumado. Esos nuevos materiales igualaban las propiedades mecánicas de los plásticos convencionales, a la vez que ofrecían una mejor capacidad de reciclaje y de formación de espuma. El ácido láctico bioproducido se probó como potenciador del crecimiento del ganado, cumpliendo todas las normas de seguridad y mostrando propiedades antimicrobianas eficaces para aplicaciones en pienso. Sin embargo, en comparación con el ácido láctico convencional, tiene una menor concentración de ingrediente activo y una forma a base de sodio que puede afectar al rendimiento, lo cual requiere ajustes en la formulación. A pesar de estas condiciones, su uso comercial es prometedor, siempre que se tengan en cuenta factores prácticos y económicos. El equipo de VIVALDI ha avanzado desde las fases iniciales de investigación hasta el nivel de preparación tecnológica cinco a seis, con algunos componentes listos para realizar estudios piloto preindustriales. La siguiente fase consiste en encontrar socios industriales que dirijan los ensayos finales y comercialicen la solución en toda Europa.
