Con cáscaras de maní y de arroz logran producir enmiendas para suelos e insumos productivos para diversas industrias. La técnica usada, llamada pirólisis, brinda grandes posibilidades productivas y ambientales en relación con los descartes del sector agrario.
Las industrias procesadoras de materias primas de origen agropecuario constituyen las actividades económicas predominantes de la mencionada región, conformada por las provincias de Córdoba, Santa Fe y Entre Ríos. En ella, la industrialización del maní, el arroz y el trigo revisten particular importancia, no sólo por su producción, sino también por los altos volúmenes de residuos que generan, lo que implica una elevada disponibilidad de biomasa residual.
El objetivo del presente trabajo es valorizar mediante tratamientos físicos y químicos residuos de la industria agroalimentaria y evaluar su potencialidad para generar energía y/o productos de interés a partir de estos residuos. Las cáscaras de arroz y maní representan alrededor del 20% del peso de la cosecha, mientras que la de trigo (salvado/afrechillo) el 16%.
La biomasa es considerada una fuente potencial y renovable de energía que puede ser utilizada para la producción de una amplia variedad de químicos y de materiales. Por su parte, los residuos agrícolas constituyen una fuente de biomasa mundialmente producida y poco aprovechada.
El agro genera cantidades considerables de residuos que, si no se tratan, pueden resultar en problemas ambientales. Por ejemplo, casi un cuarto de la producción de maní y de arroz es cáscara, que hasta hace algunos años se quemaba. Hoy, es cada vez más frecuente que se busque transformar los ‘descartes’ del sector agrario en productos con nuevas utilidades. En este marco, el Instituto de Investigaciones en Biociencias Agrícolas y Ambientales (INBA-Facultad de Agronomía de la UBA/CONICET) logró convertir cáscara de maní en biocarbón para mejorar suelos, y cáscara de arroz en bioaceites para el sector energético y la industria alimentaria. Lo hizo por medio de la pirólisis, una técnica que, en ausencia de oxígeno, calienta y modifica las propiedades de diversos materiales.
“Actualmente, muchas empresas y cooperativas agrícolas están buscando transformar los residuos que generan en insumos para sus cadenas productivas o para otros sectores. Por eso está creciendo mucho el estudio de la pirólisis aplicada al material vegetal. Con esta técnica se pueden conseguir tres productos diferentes: un sólido —biocarbón—, un líquido —bioaceite— y un gas. Los usos y las propiedades de cada uno dependen de las características y de la cantidad del material que se utilice, y de las condiciones en las que se lleva a cabo la pirólisis; la temperatura es una de las más importantes”, explicó Mariana Silva, investigadora del CONICET en el INBA.
“Los bioaceites contienen compuestos orgánicos que se extraen, se transforman y se usan en distintas industrias como la alimentaria o la farmacéutica, y en la producción de biocombustibles. Por su parte, los biocarbones tienen aplicaciones muy diversas; son capaces de almacenar energía y hasta de absorber sustancias tóxicas. El uso más difundido es como enmienda de suelos agrícolas, ya que pueden mejorar características del suelo como la retención de agua y de nutrientes, y reducir sus emisiones de metano”, agregó Silva.
Los universos de la cáscara de maní
“La Argentina cosecha aproximadamente un millón de toneladas de maní al año —entre el 80 y 90% se cultiva en la provincia de Córdoba— y exporta casi el 95% de la producción”, afirmó Silva, y añadió que como casi un cuarto de lo que se produce es cáscara, es necesario gestionarla. “Hasta hace algunos años se quemaba a cielo abierto. Esto impactaba negativamente en la salud y en el ambiente. Hoy se usa para generar el gas que alimenta los hornos donde se seca el maní —o sea, como fuente de energía— y como componente de ladrillos o placas de madera para la construcción. Y todavía queda mucha cáscara para valorizar”.
En los estudios del INBA se aplicaron diferentes temperaturas de pirólisis para producir biocarbón de cáscara de maní, se analizaron los rendimientos y las características del sólido, y se determinó cuán útil era como enmienda de suelos. Según Silva, “para evaluarlo como enmienda, pusimos el biocarbón en agua, lo dejamos una noche, filtramos el agua y obtuvimos un extracto. Luego, colocamos diferentes concentraciones de ese líquido en recipientes que contenían semillas de lechuga, con el objetivo de evaluar cómo afectaba la germinación y el crecimiento de las plantas. La idea fue investigar los impactos de los compuestos que se liberarían desde carbón al suelo”.
“Encontramos un notable efecto promotor del crecimiento en las plantas de lechuga. Las raíces y los tallos crecieron entre un 50 y un 100% más que las plantas que recibieron sólo agua”, detalló Mariana. Estos resultados están publicados en la revista científica Springer Nature, en co-autoría con Laura Moyano, investigadora de la Universidad Nacional de Córdoba, y Ana Scopel, del INBA.
El biocarbón efectivamente liberó al agua compuestos que estimulan el crecimiento vegetal. “Aún nos falta aislar el compuesto y hacer ensayos específicos. Nuestros resultados abren una gran puerta para usar la cáscara de maní como enmienda para suelos. En el laboratorio trabajamos con un horno tubular de 50 cm de largo y 60 cm de diámetro, y con 1 gramo de material biológico, pero es posible llevar la pirólisis a escalas más grandes. Si bien requiere una inversión inicial en hornos, no es un proceso costoso de mantener”, puntualizó Mariana.
La cáscara de arroz y los bioaceites
En relación con el cultivo de arroz, Silva comentó que en nuestro país se producen 1,6 millones de toneladas al año, principalmente en la Región Litoral, y que el 20% de ese peso son cáscaras que, en general, se queman y liberan gases con efecto invernadero. Además, advirtió que las cenizas generadas pueden representar un problema ambiental si no se gestionan de forma adecuada. A nivel global, cada año se producen 700 millones de toneladas de arroz que implican más de 140 millones de toneladas de cáscaras. Para abordar este tema, distintos estudios buscan transformarlas en variados insumos productivos. Silva y el equipo de Moyano empezaron a trabajar en cáscara de arroz con la meta de generar bioaceites por medio de la pirolisis.
“El objetivo del estudio que publicamos en Journal on Analytical and Applied Pyrolysis fue producir bioaceite rico en compuestos de carbono, que con cierto procesamiento sirven como insumo para diferentes industrias”, indicó Mariana. Para ello, aplicaron distintas temperaturas a las cáscaras de arroz y observaron qué compuestos y utilidades tenía el aceite que surgía. Se centraron en la búsqueda de levoglucosan, un azúcar que se emplea mucho en las industrias farmacéutica y alimentaria, y también para elaborar biocombustibles.
Silva destacó que lograron producir un bioaceite de alta calidad. “El 90% del aceite estaba compuesto por levoglucosan, el azúcar que queríamos. Los resultados nos permiten pensar en una amplia gama de productos que se podrían obtener y nuevas líneas de trabajo para desarrollar”.
“Hoy en día se estudia mucho la pirólisis por las numerosas posibilidades que brinda”, dijo Mariana, y concluyó: “Con mis líneas de investigación me gustaría contribuir al ambiente y encontrar la forma de ‘cerrar ciclos’ en la producción agrícola. Además, en la Universidad de York, en el Reino Unido, pude trabajar con green chemistry, o química verde, para elaborar plásticos biodegradables a partir de algas. Este tipo de estudios podrían ayudar a reducir los diversos problemas ambientales que tenemos en el presente”.
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