En la actualidad existe la necesidad de integrar e implementar nuevas tecnologías capaces de valorizar los residuos generados por las industrias acuícolas y pesqueras, bajo un enfoque de economía circular.
Investigadores del Tecnológico de Monterrey y de la University of St Andrews publicaron una revisión científica que provee una visión general de varios enfoques para valorizar los residuos marinos (por ejemplo peces muertos, residuos de las algas y la acuicultura, residuos del procesamiento pesquero), mediante la transformación en biocombustibles (biometano, hidrógeno, biodiésel, diésel verde, bioetanol o biometanol) y la recuperación de biomoléculas como proteínas (colágeno, proteína de hidrolizado de pescado), polisacáridos (quitosano, quitina, carragenano, ulvan, alginato, fucoidan y laminarin) y biosurfactantes.
Bioeconomía circular
La bioeconomía circular tiene como objetivo el reusar todos los tipos de biomasa de origen sostenible y desechos degradables de muchos sectores, y transformarlos en una amplia gama de productos de alto valor, incluidos biocombustibles, biomateriales, compuestos bioactivos, entre otros.
La economía circular ha cobrado impulso al devolver materiales y residuos a las fuentes para crear un entorno sostenible y sin residuos.
El rápido crecimiento del sector de la acuicultura ha resultado en desechos masivos, productos residuales y las preocupaciones ambientales también han entrado en conflicto con la cantidad de agua utilizada.
Teniendo en cuenta que el 35% de la cosecha mundial en la pesca y la acuacultura se pierde como desperdicio cada año, existe una brecha de oportunidades para valorizar y minimizar el total descartado.
Avances en la producción de biocombustibles de los residuos pesqueros o acuícolas
Existe un gran número de fuentes de residuos no explorados generados en las industrias acuícolas y pesqueras, pero también de la biomasa de las algas, que pueden ayudar a satisfacer la demanda de energía y usar estos residuos adicionales.
En su estudio, los investigadores evalúan las ventajas y desventajas de las tecnologías para convertir los residuos de pescado y algas en combustible gaseoso (biometano y biohidrógeno) utilizado para descarbonizar el sector doméstico e industrial, y líquido (biodiesel, diesel verde) utilizado para descarbonizar el sector del transporte pesado.
Producción de bioderivados
Proteínas y péptidos
Los hidrolizados de proteína de pescado (FPH) puede ser obtenido del procesamiento de los residuos de pescado (piel, músculo, cabezas, vísceras y huesos), y representan una buena fuente de proteína, péptidos y aminoácidos.
FPH contiene péptidos bioactivos con un amplio rango de actividades biológicas, como antioxidantes, antimicrobianos, antihipertensivos, antitumorales, anticoagulantes y antidiabéticos.
Además, se ha reportado que las propiedades nutricionales del hidrolizado de proteína de pescado es superior a otros hidrolizados de proteína debido a que las proteínas de pescado son abundantes en aminoácidos esenciales como lisina y valina.
El colágeno es un material natural con excelente biocompatibilidad y biodegradabilidad. Existen al menos 29 tipos de colágenos, y entre estos, el más común es el tipo 1.
El colágeno tipo 1 tiene múltiples aplicaciones en las industrias cosméticas, alimentaria, medicina y farmacéutica. El colágeno puede ser obtenido de la piel y carne de los cerdos, huesos del ganado y otras fuentes de mamíferos. Sin embargo, este material también está presente en organismos marinos como peces y esponjas.
El colágeno marino tiene múltiples ventajas; por ejemplo, puede ser consumido por las personas con restricciones religiosas debido a que los peces marinos no son afectados por enfermedades infecciosas.
El pescado es rico en colágeno tipo I, y la producción y las propiedades dependen del método de extracción y la materia prima.
Polisacáridos
El fucoidan es un polisacárido presente en las macroalgas pardas. La principal aplicación del fucoidan es la industria farmacéutica debido a sus actividades anticancerígenas, anticoagulantes, anti-inflamatorias, antiproliferativa e inmunomodulatorio.
Otra aplicación del fucoidan es en la acuicultura. Los investigadores han reportado el uso de fucoidan en la suplementación de las dietas acuícolas. El fucoidan puede ser usado como un promotor de crecimiento, agente antiviral, antioxidante, modulador de toxicidad, y mejora la resistencia contra los patógenos bacterianos.
Por otro lado, los alginatos son el principal componente de las paredes celulares de las algas pardas. La variedad de algas y las condiciones de crecimiento afectan la estructura y la composición.
Los alginatos son ampliamente usados en diferentes campos como las industrias cosmética, farmacéutica, alimentaria y textil, debido a sus propiedades gelificantes, filmógenas y emulsionantes.
Quitina y quitosano
La quitina es el segundo biopolímero natural más abundante, presente en hongos, insectos, algas y crustáceos. La composición de la quitina es diferente entre los organismos.
Ventajas como la biodegradabilidad, biocompatibilidad y no toxicidad hacen de la quitina, y su derivado quitosano, que sean usados en la medicina, farmacia, textiles, cosméticos y alimentos.
Los crustáceos son la principal fuente para la extracción de quitina. Las conchas de los crustáceos contienen 20 a 30% de quitina, 30 a 40% de proteínas, y 30 a 50% de carbonato de calcio.
Sin embargo, se ha reportado que los camarones tienen los porcentajes más altos de quitina y son la fuente más adecuada.
Biosurfantes
Los biosurfantes o bio-tensioactivos son compuestos que tienen la capacidad de reducir las tensiones superficiales. Se dividen en cuatro categorías (neutro, aniónico, catiónico y zwitteriónico).
La mayoría de los tensioactivos industrialmente relevantes tienen aplicaciones en detergentes, cosméticos, emulsificación y antiespumante.
La producción de bio-tensioactvos por bacterias o enzimas viene siendo investigada. Alternativamente, los ambientes marinos hospedan una rica diversidad de organismos que producen de forma natural bio-tensioactivos y emulsificantes, algunos de los cuales son ampliamente usados en la industria alimentaría.
En general, los biosurfactantes de los ambientes marinos provienen de un amplio rango de organismos que incluyen a las macroalgas, microalgas, bacterias, diatomeas y cianobacterias.
Conclusión
Se ha reportado que los subproductos de la acuicultura y la pesca poseen múltiples propiedades que las convierten útiles en diferentes campos, como la energía, medicina, y alimentos.
Los biocombustibles de los residuos de la acuicultura y la pesca representan una prometedora alternativa a los combustibles de carbono debido a que no compiten con los cultivos agrícolas.
El estudio recibió el apoyo financiero del proyecto GCRFNGR4/1388 «Algae bloom: waste resource for aquaculture and bioenergy industry in Mexico», y de la World Universities Network, Research Development Fund.
Referencia (acceso libre)
Alvarado-Ramírez Lynette, Santiesteban-Romero Berenice, Poss Guillaume, Sosa-Hernández Juan Eduardo, Iqbal Hafiz M. N., Parra-Saldívar Roberto, Bonaccorso Alfredo D., Melchor-Martínez Elda M. 2023. Sustainable production of biofuels and bioderivatives from aquaculture and marine waste. Frontiers in Chemical Engineering. Front. Chem. Eng., 04 January 2023, Sec. Sustainable Process Engineering https://doi.org/10.3389/fceng.2022.1072761
