Elige el día para leer el boletín de la AgenciaLuciana Constantino |Agência FAPESP – Científicos desarrollaron un proceso sostenible que utiliza solventes “verdes” utilizados para extraer pigmentos de la biomasa de levadura para fabricar plásticos biodegradables.Un artículo publicado en la revista científica Green Chemistry muestra que este plástico “verde” podría, en el futuro, ser utilizado en envases “inteligentes”, con propiedades antioxidantes y antimicrobianas.Con usos similares a los plásticos convencionales derivados del petróleo, el gas y el carbón, que tardan cientos de años en descomponerse, los bioplásticos producidos a partir de la caña de azúcar, el maíz y la patata empiezan a llegar al mercado como una alternativa sostenible.Después de más de ocho años de estudios, los investigadores demostraron que los solventes eutécticos, llamados "verdes", son efectivos para extraer los carotenoides astaxantina y betacaroteno, ambos pigmentos antioxidantes, de la biomasa de la levadura Phaffia rhodozyma.Estos pigmentos naturales son de gran interés comercial debido a su aplicación en diversas áreas industriales, como la alimentaria, cosmética y farmacéutica, entre otras.La investigación también concluyó que los solventes se pueden utilizar, simultáneamente, como agentes de extracción (para la extracción de compuestos) y como plastificantes para la preparación de películas biodegradables a base de almidón bioactivo, sin necesidad de purificación adicional.“Demostramos en una prueba de concepto que es posible hacer todo el proceso de producción de un pigmento natural de manera sustentable.Trabajamos con dos líneas, una de ellas es la producción de pigmentos a base de levaduras y la extracción de estos compuestos naturales de alto valor económico mediante disolventes eutécticos, que son una mezcla de componentes biocompatibles y biodegradables.La otra era utilizar estos extractos para fabricar biomateriales, como los bioplásticos a base de almidón”, explica el profesor Jorge Fernando Brandão Pereira, del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad de Coimbra y uno de los autores correspondientes de el artículo junto con Cassamo Ussemane Mussagy.El trabajo recibió apoyo de la FAPESP a través de cuatro proyectos (20/08655-0, 19/15493-9, 18/06908-8 y 15/11759-3) y forma parte del trabajo de posdoctorado realizado por Mussagy en la Universidad de São Paulo (USP), en colaboración con la Universidade Estadual Paulista (Unesp), bajo la dirección del profesor Adalberto Pessoa Junior.“Buscamos alternativas a los pigmentos sintéticos y procesos de extracción que utilizan solventes contaminantes.Trabajamos con métodos sustentables para obtener pigmentos naturales y, utilizando solventes verdes, aplicarlos luego en plásticos biodegradables”, dice Mussagy a Agência FAPESP.Los pigmentos se han utilizado durante siglos para mejorar o restaurar la apariencia original de diferentes productos y garantizar la uniformidad.En los últimos años, ante la creciente búsqueda de los consumidores por productos más saludables y con alto valor nutricional, además de la preocupación por los ecosistemas, el mercado ha buscado reemplazar los pigmentos sintéticos por compuestos naturales, que no contaminen y puedan tener actividades biológicas, como antioxidante ( astaxantina) y antimicrobiano.Según los investigadores, los estudios científicos que se están desarrollando para la producción y extracción de estos pigmentos naturales a partir de microorganismos deberán contribuir a aumentar la oferta en el mercado, y podrán ser utilizados en productos diversificados, como los bioplásticos.También llamados biopolímeros, representan menos del 1% de los 367 millones de toneladas de plástico que se fabrican al año en el mundo, según la organización europea de bioplásticos, que representa a las industrias.Con la presión de reducir el uso de plásticos de origen fósil por la contaminación y el volumen de residuos producidos, el sector de los biopolímeros espera un crecimiento en los próximos años, impulsado por la demanda de alternativas sostenibles desde las áreas de embalaje, electrónica e incluso textil.Se estima que la producción aumentará de alrededor de 2,42 millones de toneladas en 2021 a 7,59 millones de toneladas en 2026.El desarrollo de nuevos biopolímeros ha sido el foco principal del grupo de investigación del profesor de la Unesp Rondinelli Herculano, que colaboró ​​en la investigación de bioplásticos a base de almidón.En Brasil, el informe “Atlas do Plástico”, publicado en 2020 por la Fundación Heinrich Böll, una organización alemana sin fines de lucro, señaló que en 2018 se descartaron 11 millones de toneladas de plástico. Eso representó el 13,5% del volumen de residuos que año, colocando al país como el cuarto productor de residuos plásticos.Para la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la contaminación por plásticos es una amenaza creciente en todos los ecosistemas, especialmente en los acuáticos, ya que constituye el 85% de los desechos que llegan a los océanos.“Los procesos de producción industrial actuales siguen siendo agresivos, incluso si el producto es biodegradable.Un ejemplo es el papel que, a pesar de ser renovable y reciclable, tiene métodos de fabricación mayoritariamente insostenibles, es decir, con un alto consumo de energía, agua y compuestos químicos tóxicos.En esta investigación, demostramos que es posible obtener bioplásticos utilizando una plataforma integrada y más sustentable”, dice Pereira.Los científicos produjeron los carotenoides cultivando Phaffia rhodozyma en un biorreactor.Posteriormente, utilizaron líquidos iónicos y solventes eutécticos a base de colina, una de las vitaminas B que produce el cuerpo humano y que se encuentra en la naturaleza, conjugada con ácidos grasos (butanoico) para extraer los pigmentos de la levadura.Tanto los líquidos iónicos como los eutécticos son considerados “disolventes ideales” para la extracción de compuestos de matrices naturales, principalmente por sus propiedades de solvatación, fenómeno que ocurre cuando un compuesto iónico se disuelve en una sustancia polar sin formar uno nuevo.Para maximizar la recuperación de astaxantina (uno de los antioxidantes naturales más importantes producidos por levaduras o microalgas) y betacaroteno, los investigadores probaron cinco concentraciones de biomasa-solvente (proporción sólido-líquido), considerado un parámetro crucial en los procedimientos de disrupción celular para recuperar moléculas intracelulares de biomasa microbiana.“Utilizamos biosolventes para que el pigmento se extrajera de la biomasa de levadura y se pudiera aplicar.Detectamos que el solvente con mejor resultado, además de extraer el colorante de la biomasa del microorganismo, también actuaba como agente plastificante de los envases”, dice la profesora de la Unesp Valéria de Carvalho Santos Ebinuma, una de las supervisoras del trabajo.“Para tener una investigación de alto nivel, se necesita una inversión constante y de largo plazo.Por eso es importante el apoyo de la FAPESP”, dice Mussagy.Los próximos pasos ahora se centran en aplicar los resultados para demostrar que los envases con este tipo de plástico “verde” se pueden utilizar para una variedad de propósitos, incluida la industria alimentaria.El artículo ¿Líquidos iónicos o disolventes eutécticos?La identificación de los mejores solventes para la extracción de astaxantina y β-caroteno de la levadura Phaffia rhodozyma y la preparación de películas biodegradables se puede leer en: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/gc/d1gc03521e.La Agência FAPESP licencia las noticias a través de Creative Commons (CC-BY-NC-ND) para que puedan ser reeditadas de forma gratuita y sencilla por otros medios digitales o impresos.Se debe acreditar a la Agência FAPESP como la fuente del contenido que se republica y se debe atribuir el nombre del reportero (si lo hubiere).El uso del botón HMTL a continuación permite cumplir con estas reglas, detalladas en la Política de republicación digital de la FAPESP.Luciana Constantino |Agência FAPESP – Científicos desarrollaron un proceso sostenible que utiliza solventes “verdes” utilizados para extraer pigmentos de la biomasa de levadura para fabricar plásticos biodegradables.Un artículo publicado en la revista científica Green Chemistry muestra que este plástico “verde” podría, en el futuro, ser utilizado en envases “inteligentes”, con propiedades antioxidantes y antimicrobianas.Con usos similares a los plásticos convencionales derivados del petróleo, el gas y el carbón, que tardan cientos de años en descomponerse, los bioplásticos producidos a partir de la caña de azúcar, el maíz y la patata empiezan a llegar al mercado como una alternativa sostenible.Después de más de ocho años de estudios, los investigadores demostraron que los solventes eutécticos, llamados "verdes", son efectivos para extraer los carotenoides astaxantina y betacaroteno, ambos pigmentos antioxidantes, de la biomasa de la levadura Phaffia rhodozyma.Estos pigmentos naturales son de gran interés comercial debido a su aplicación en diversas áreas industriales, como la alimentaria, cosmética y farmacéutica, entre otras.La investigación también concluyó que los solventes se pueden utilizar, simultáneamente, como agentes de extracción (para la extracción de compuestos) y como plastificantes para la preparación de películas biodegradables a base de almidón bioactivo, sin necesidad de purificación adicional.“Demostramos en una prueba de concepto que es posible hacer todo el proceso de producción de un pigmento natural de manera sustentable.Trabajamos con dos líneas, una de ellas es la producción de pigmentos a base de levaduras y la extracción de estos compuestos naturales de alto valor económico mediante disolventes eutécticos, que son una mezcla de componentes biocompatibles y biodegradables.La otra era utilizar estos extractos para fabricar biomateriales, como los bioplásticos a base de almidón”, explica el profesor Jorge Fernando Brandão Pereira, del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad de Coimbra y uno de los autores correspondientes de el artículo junto con Cassamo Ussemane Mussagy.El trabajo recibió apoyo de la FAPESP a través de cuatro proyectos (20/08655-0, 19/15493-9, 18/06908-8 y 15/11759-3) y forma parte del trabajo de posdoctorado realizado por Mussagy en la Universidad de São Paulo (USP), en colaboración con la Universidade Estadual Paulista (Unesp), bajo la dirección del profesor Adalberto Pessoa Junior.“Buscamos alternativas a los pigmentos sintéticos y procesos de extracción que utilizan solventes contaminantes.Trabajamos con métodos sustentables para obtener pigmentos naturales y, utilizando solventes verdes, aplicarlos luego en plásticos biodegradables”, dice Mussagy a Agência FAPESP.Los pigmentos se han utilizado durante siglos para mejorar o restaurar la apariencia original de diferentes productos y garantizar la uniformidad.En los últimos años, ante la creciente búsqueda de los consumidores por productos más saludables y con alto valor nutricional, además de la preocupación por los ecosistemas, el mercado ha buscado reemplazar los pigmentos sintéticos por compuestos naturales, que no contaminen y puedan tener actividades biológicas, como antioxidante ( astaxantina) y antimicrobiano.Según los investigadores, los estudios científicos que se están desarrollando para la producción y extracción de estos pigmentos naturales a partir de microorganismos deberán contribuir a aumentar la oferta en el mercado, y podrán ser utilizados en productos diversificados, como los bioplásticos.También llamados biopolímeros, representan menos del 1% de los 367 millones de toneladas de plástico que se fabrican al año en el mundo, según la organización europea de bioplásticos, que representa a las industrias.Con la presión de reducir el uso de plásticos de origen fósil por la contaminación y el volumen de residuos producidos, el sector de los biopolímeros espera un crecimiento en los próximos años, impulsado por la demanda de alternativas sostenibles desde las áreas de embalaje, electrónica e incluso textil.Se estima que la producción aumentará de alrededor de 2,42 millones de toneladas en 2021 a 7,59 millones de toneladas en 2026.El desarrollo de nuevos biopolímeros ha sido el foco principal del grupo de investigación del profesor de la Unesp Rondinelli Herculano, que colaboró ​​en la investigación de bioplásticos a base de almidón.En Brasil, el informe “Atlas do Plástico”, publicado en 2020 por la Fundación Heinrich Böll, una organización alemana sin fines de lucro, señaló que en 2018 se descartaron 11 millones de toneladas de plástico. Eso representó el 13,5% del volumen de residuos que año, colocando al país como el cuarto productor de residuos plásticos.Para la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la contaminación por plásticos es una amenaza creciente en todos los ecosistemas, especialmente en los acuáticos, ya que constituye el 85% de los desechos que llegan a los océanos.“Los procesos de producción industrial actuales siguen siendo agresivos, incluso si el producto es biodegradable.Un ejemplo es el papel que, a pesar de ser renovable y reciclable, tiene métodos de fabricación mayoritariamente insostenibles, es decir, con un alto consumo de energía, agua y compuestos químicos tóxicos.En esta investigación, demostramos que es posible obtener bioplásticos utilizando una plataforma integrada y más sustentable”, dice Pereira.Los científicos produjeron los carotenoides cultivando Phaffia rhodozyma en un biorreactor.Posteriormente, utilizaron líquidos iónicos y solventes eutécticos a base de colina, una de las vitaminas B que produce el cuerpo humano y que se encuentra en la naturaleza, conjugada con ácidos grasos (butanoico) para extraer los pigmentos de la levadura.Tanto los líquidos iónicos como los eutécticos son considerados “disolventes ideales” para la extracción de compuestos de matrices naturales, principalmente por sus propiedades de solvatación, fenómeno que ocurre cuando un compuesto iónico se disuelve en una sustancia polar sin formar uno nuevo.Para maximizar la recuperación de astaxantina (uno de los antioxidantes naturales más importantes producidos por levaduras o microalgas) y betacaroteno, los investigadores probaron cinco concentraciones de biomasa-solvente (proporción sólido-líquido), considerado un parámetro crucial en los procedimientos de disrupción celular para recuperar moléculas intracelulares de biomasa microbiana.“Utilizamos biosolventes para que el pigmento se extrajera de la biomasa de levadura y se pudiera aplicar.Detectamos que el solvente con mejor resultado, además de extraer el colorante de la biomasa del microorganismo, también actuaba como agente plastificante de los envases”, dice la profesora de la Unesp Valéria de Carvalho Santos Ebinuma, una de las supervisoras del trabajo.“Para tener una investigación de alto nivel, se necesita una inversión constante y de largo plazo.Por eso es importante el apoyo de la FAPESP”, dice Mussagy.Los próximos pasos ahora se centran en aplicar los resultados para demostrar que los envases con este tipo de plástico “verde” se pueden utilizar para una variedad de propósitos, incluida la industria alimentaria.El artículo ¿Líquidos iónicos o disolventes eutécticos?La identificación de los mejores solventes para la extracción de astaxantina y β-caroteno de la levadura Phaffia rhodozyma y la preparación de películas biodegradables se puede leer en: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/gc/d1gc03521e.Este texto fue publicado originalmente por Agência FAPESP bajo la licencia Creative Commons CC-BY-NC-ND.Lea el original aquí.