El aumento de los residuos alimenticios se ha convertido en todo un desafío para la ingeniería química, tomando un rol protagónico dentro de las soluciones innovadoras en el campo del reciclaje y creación de nuevos materiales, a partir de desechos de diferentes tipos de alimentos. De este modo, los desechos alimenticios se están convirtiendo en materias primas de gran demanda para el desarrollo de nuevos productos que incrementan la producción industrial sostenible.
 |
| Nuevas aplicaciones para residuos alimenticios. Imagen de thefoodtech |
Entre los nuevos productos que los ingenieros pueden crear a partir de estos residuos, se encuentran los envoltorios biodegradables, piezas y partes para juguetes y drones, materiales de construcción, entre otros. Así, se abren las puertas a una enorme cantidad de opciones para la creación de productos de alta tecnología y de alto valor para la industria, sin descuidar la ecología y manteniendo un bajo impacto ambiental.
La ingeniería química se encuentra en el corazón de esta transformación, donde la investigación y el desarrollo de procesos que permiten aprovechar al máximo estos recursos orgánicos se está acelerando a pasos agigantados. En este artículo, exploraremos las aplicaciones más innovadoras de los residuos alimentarios más comunes en la actualidad.
- ✔Transformando los residuos alimenticios en materiales de valor industrial
- ✔Soja: Un plástico biodegradable para envoltorios de alimentos
- ✔Durian: Envases de alimentos y filamentos de impresión 3D
- ✔Cáscaras de camarones: Mejorando la resistencia del cemento
- ✔Caparazones de langosta: Bioplásticos modernos
- ✔Piña: Del almidón a los aerogeles y drones biodegradables
- ✔Verduras: Mejorando el hormigón con fibras vegetales
Transformando los residuos alimenticios en materiales de valor industrial
Frente a la actual crisis del plástico y el exceso de residuos de origen orgánico, los ingenieros químicos e investigadores de diversas ramas se han centrado en la búsqueda de distintas posibilidades de transformación de este tipo de desechos, como restos de verduras, soja, o incluso piñas desechadas, en alternativas innovadoras que permitan crear una gran variedad de productos nuevos, de gran demanda y completamente sostenibles.
A continuación, veremos una lista con algunos de los residuos alimenticios que más se están utilizando para la creación de soluciones industriales de alto impacto:
- Frejoles de soja
- Fruta Durian
- Cáscaras de camarones
- Caparazones de langostas
- Escamas de pescado
- Piña (ananás)
Algunas soluciones y aplicaciones innovadoras que se están realizando con este tipo de residuos están llevando a la ingeniería a nuevas fronteras, donde las materias primas serán completamente recicladas de los desperdicios, los cuales se convertirán en corto plazo en el nuevo oro industrial. Detallemos un poco más las aplicaciones industriales que se están llevando a cabo con los residuos anteriormente listados.
Soja: Un plástico biodegradable para envoltorios de alimentos
 |
| Bioplásticos hechos con soja. Imagen de envaselia |
La soja ha trascendido su papel tradicional en la alimentación para convertirse en un recurso clave en la búsqueda de materiales sostenibles. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, han desarrollado una alternativa biodegradable al plástico convencional utilizando residuos de soja. Este innovador material promete revolucionar el envasado de alimentos al ofrecer una solución que, una vez desechada, es completamente digerida por microbios en poco tiempo.
Proceso de transformación de la soja en plástico biodegradable
Todo se inicia con la recolección de pulpa de soja residual proveniente de la producción de alimentos, como la leche de soja y el tofu. Seguidamente, mediante fermentación, estos desechos se transforman en celulosa, que sirve como base para crear envoltorios biodegradables similares al plástico. Esta celulosa fermentada no solo reduce la dependencia de plásticos derivados del petróleo, sino que también aporta una forma eficiente de gestionar los residuos agroindustriales de la soja.
Ventajas de los envoltorios biodegradables
La aplicación de este material en el envasado de alimentos tiene múltiples ventajas. Al ser biodegradable, contribuye a disminuir la acumulación de desechos plásticos en el medio ambiente. Además, al utilizar subproductos de la industria alimentaria, se promueve una economía diversificada que maximiza el aprovechamiento de los recursos naturales.
Impacto medioambiental de esta innovación
Este avance en ingeniería química representa un paso significativo hacia soluciones más ecológicas en la industria del embalaje. La innovación basada en la soja demuestra cómo es posible combinar sostenibilidad y funcionalidad, ofreciendo alternativas viables que benefician tanto al medio ambiente como a la sociedad.
Durian: Envases de alimentos y filamentos de impresión 3D
 |
| Durian una fruta que nos permite crear envases biodegradables. Imagen de healthifyme |
Una de las frutas exóticas más famosas que existe es el Durian, su popularidad se debe más a su olor característico que a sus propiedades nutricionales. Sin embargo, se ha encontrado un nuevo propósito más allá del consumo humano.
En un esfuerzo por combatir la contaminación plástica, se ha desarrollado un material para envases de alimentos biodegradables a partir de la piel de esta fruta tropical. Este enfoque no solo ofrece una solución sostenible para el envasado de alimentos, sino que también abre nuevas posibilidades en el campo de los materiales ecológicos.
Desarrollo de los envases biodegradables a partir del Durian
La piel del Durian, de naturaleza gruesa y fibrosa, se transforma en un polímero biodegradable mediante la combinación con aceite de palma epoxidado. Este proceso permite obtener un material moldeable que puede adaptarse a diversas aplicaciones industriales, incluyendo envases de alimentos. La biodegradabilidad del material significa que, al ser desechado, se descompone naturalmente, reduciendo significativamente el impacto ambiental asociado a los plásticos de un solo uso.
Principales aplicaciones de este polímero biodegradable
Además del envasado de alimentos, los investigadores descubrieron que este nuevo polímero puede utilizarse como filamento para impresoras 3D. Esta versatilidad amplía su potencial de uso en industrias tecnológicas, donde los materiales sostenibles son cada vez más demandados. El filamento de durian ofrece una alternativa ecológica a los polímeros convencionales, sin sacrificar la resistencia ni la calidad en las aplicaciones de impresión 3D.
Reducción de la contaminación plástica con el uso de este polímero
Este desarrollo demuestra cómo los residuos alimenticios pueden convertirse en soluciones viables y sostenibles para la reducción de la contaminación. El uso del Durian en la creación de envases biodegradables y filamentos 3D subraya la importancia de la innovación en la ingeniería química para resolver problemas medioambientales globales.
Cáscaras de camarones: Mejorando la resistencia del cemento
 |
| Las cáscaras de camarones ayudan a mejorar la resistencia del cemento. Imagen de eluniverso |
Los desechos de cáscaras de camarón, tradicionalmente considerados inútiles, están encontrando una nueva aplicación en la industria de la construcción. Científicos de la Universidad Estatal de Washington y del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico en Estados Unidos, han descubierto que las cáscaras de camarones, langostas y cangrejos contienen nanocristales y nanofibras de quitina, un componente clave que puede mejorar significativamente las propiedades del cemento.
Uso de nanocristales de quitina en la fortificación del cemento
Cuando estos nanomateriales derivados de las cáscaras se añaden al cemento, este eleva considerablemente su resistencia hasta en un 40%. Este refuerzo no solo fortalece el material, sino que también retrasa el tiempo de fraguado del cemento en más de una hora, lo que resulta beneficioso para su transporte en largas distancias y su uso en climas cálidos. Este mayor tiempo de trabajo permite que el cemento sea aplicado con más precisión y eficiencia, mejorando así su desempeño en condiciones ambientales adversas.
Ventajas de la fortificación del cemento a partir de la quitina
El proceso de fortificación del cemento con quitina se basa en la manipulación de la carga superficial de las moléculas. Al integrar los nanocristales y nanofibras en la mezcla de cemento, se logra modificar la estructura interna del material, lo que mejora su cohesión y durabilidad.
Disminución del impacto medioambiental de esta innovación
El uso de cáscaras de camarón en la construcción destaca cómo los avances en la ingeniería química pueden aportar soluciones de alto impacto en múltiples industrias. Este descubrimiento no solo ayuda a reducir los residuos derivados de la pesca, sino que también optimiza materiales de construcción esenciales para proyectos a gran escala, reduciendo costos y mejorando la eficiencia operativa.
Caparazones de langosta: Bioplásticos modernos
 |
| Los caparazones de langosta son una alternativa viable para crear bioplásticos. Imagen de municio |
En un mundo cada vez más preocupado por la contaminación plástica, una startup con sede en Londres llamada Shellworks está revolucionando la industria de los materiales al convertir los caparazones de langosta en bioplásticos sostenibles. Este bioplástico es una alternativa prometedora a los plásticos de un solo uso, que son uno de los mayores contaminantes ambientales.
Descripción del proceso de creación de este bioplástico
El proceso comienza con la extracción de quitina, un polisacárido natural presente en los caparazones de langosta. Los caparazones se muelen para crear una mezcla fina, esta mezcla se somete a un tratamiento químico utilizando soluciones ácidas y alcalinas, de modo, que se pueda eliminar las capas de minerales y proteínas, revelando las nanofibras de quitina, las cuales son la base del bioplástico.
Una vez extraída la quitina, se transforma en quitosano mediante un proceso químico simple. Luego, el polvo de quitosano se mezcla con vinagre doméstico para obtener una solución bioplástica. Esta solución es moldeada utilizando maquinaria adecuada, permitiendo la creación de objetos tridimensionales completamente biodegradables.
Principales aplicaciones de este bioplástico
Este biomaterial tiene varias aplicaciones industriales que van desde la creación de envases de un solo uso que se biodegraden rápidamente, hasta la creación de utensilios y herramientas de un solo uso.
Impacto ambiental de este bioplástico
Lo más notable es que el material es completamente biodegradable, lo que significa que, una vez desechado, se descompone sin dejar residuos tóxicos, un ejemplo brillante de cómo la ingeniería química puede ofrecer soluciones sostenibles para los desafíos ambientales actuales, al convertir un desecho marino en un bioplástico de uso masivo.
Escamas de pescado: Alternativa biodegradable al plástico en envases
En la búsqueda de soluciones innovadoras y ecológicas para el envasado de alimentos, se ha desarrollado una alternativa a la película plástica tradicional. Este nuevo material, es conocido como Marinatex, y está compuesto por una combinación de piel de pescado, escamas de pescado y algas rojas.
Aplicaciones y ventajas en el envasado de alimentos
La composición de este material incluye escamas y piel de pescado, que se mezclan con algas rojas, las cuales actúan como biopolímero. El resultado es una película que no solo cumple con las funciones de un envase, sino que también es completamente biodegradable y compostable. A diferencia de los plásticos convencionales, Marinatex se descompone en el suelo en menos de un mes, sin liberar toxinas al medio ambiente.
Una de las ventajas destacadas de Marinatex es su resistencia superior, en comparación con las bolsas de plástico típicas. Esto significa, que el bioplástico ofrece un rendimiento comparable al de los plásticos tradicionales, garantizando la integridad de los productos envasados durante su almacenamiento y transporte.
Piña: Del almidón a los aerogeles y drones biodegradables
 |
| La piña, una fruta que permite crear aerogeles y piezas para drones. Imagen de frozenfix |
La piña o ananás es una de las frutas más vendidas alrededor del mundo, y también es una de las que produce más residuos que por lo general no son aprovechados para usos secundarios. Es por ello, que la ingeniería química ha presentado varias innovaciones interesantes basadas en el uso de los residuos de piña (ananás. Las más destacables las presentamos a continuación:
Desarrollo de películas de envasado a partir de almidón de piña (PSS)
Investigadores de la Universidad Mahidol en Tailandia han realizado avances significativos en la fabricación de películas de envasado utilizando el almidón del tallo de piña, conocido como PSS (Pineapple Stem Starch).
El equipo de investigación utilizó el PSS, rico en amilosa, un tipo de almidón resistente, para desarrollar una película que es tanto flexible como maleable. La mezcla de almidón de piña con glicerol mejora estas propiedades, haciendo que la película sea adecuada para el embalaje de frutas y verduras. Este enfoque no solo reduce la dependencia de plásticos derivados del petróleo, sino que también ofrece una opción biodegradable para la conservación de alimentos.
Aerogeles de piña para diversas aplicaciones
Mientras que investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han estado trabajando en la conversión de desechos de piña en aerogeles, materiales extremadamente ligeros y versátiles. Estos aerogeles se fabrican a partir de fibras extraídas de las hojas de piña, que se combinan con alcohol polivinílico (PVA) y se curan a 80 °C durante 10 a 12 horas.
El aerogel de piña tiene varias aplicaciones potenciales, incluyendo aislamiento térmico y acústico, conservación de alimentos, filtros de mascarillas reutilizables y limpieza de derrames de petróleo, gracias a sus propiedades absorbentes.
Drones y componentes estructurales de hojas de piña
Además, investigadores de la Universidad de Putra en Malasia están explorando el uso de hojas de piña para la fabricación de componentes estructurales en drones. Estos "drones piña" aprovechan la fibra de las hojas, la cual posee una relación resistencia-peso superior a la de las fibras sintéticas tradicionales. Los drones construidos con estas fibras pueden alcanzar alturas de hasta 3280 pies y mantener el vuelo durante 20 minutos. Estos dispositivos no solo son más livianos y económicos, sino también completamente biodegradables, descomponiéndose en el suelo después de dos semanas.
Mascarillas médicas biodegradables de piña
Investigadores de la Universidad Gadjah Mada en Indonesia han desarrollado mascarillas biodegradables utilizando hojas de piña. Estas mascarillas están hechas de celulosa, hemicelulosa y lignina presentes en las hojas, y son diez veces más gruesas que el algodón. Las mascarillas de piña comienzan a descomponerse en solo tres días tras su eliminación y liberan menos sustancias químicas en comparación con las mascarillas plásticas de un solo uso. Además, se ha demostrado que son más eficaces para prevenir infecciones.
Verduras: Mejorando el hormigón con fibras vegetales
 |
| Las fibras vegetales de raíz permiten mejorar al hormigón. Imagen de biotrendies |
Las fibras de vegetales de raíz, como la zanahoria y la remolacha, son de los residuos alimenticios más comunes que existen y más allá de la fabricación de composta y de algunos compuestos artesanales cosméticos o medicinales, son completamente desechados elevando la cantidad de basura orgánica. Afortunadamente, la industria de la construcción se puede ver beneficiada gracias a una innovación que permite convertir estos desechos en un aditivo que mejora las características del concreto.
Innovación en el concreto con fibras de vegetales de raíz
Investigadores de la Universidad de Lancaster, en el Reino Unido, están llevando la sostenibilidad en la construcción a un nuevo nivel al explorar el uso de fibras de vegetales de raíz en el concreto. En particular, las nanoplaquetas extraídas de raíces, como la remolacha azucarera y la zanahoria. Estas nanoplaquetas están demostrando ser aditivos valiosos para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón, haciéndolo más fuerte y resistente.
Beneficios ambientales y de rendimiento
El uso de nanoplaquetas de vegetales en el concreto no solo aporta beneficios en términos de resistencia y durabilidad, sino que también contribuye a la sostenibilidad del material. Al integrar fibras vegetales en la mezcla de concreto, se reduce la dependencia de aditivos sintéticos y se promueve una construcción más ecológica. Este enfoque innovador puede ayudar a minimizar el impacto ambiental asociado con la producción de concreto, ofreciendo una alternativa más verde a los métodos tradicionales.
Aplicaciones futuras y potencial del concreto ecológico
La investigación en curso sugiere que esta tecnología tiene un amplio potencial para ser aplicada en diversas áreas de la construcción. A medida que más estudios confirmen la eficacia de las nanoplaquetas vegetales, podríamos ver una mayor adopción de este enfoque en proyectos de construcción a nivel mundial. Esto no solo podría transformar la industria de la construcción, sino también impulsar un cambio hacia materiales de construcción modernos, económicos y a la vez ecológicos.
Nuevas aplicaciones para residuos alimenticios en ingeniería química by Ing. Bulmaro Noguera is licensed under CC BY-NC-ND 4.0
0 Comentarios