Quizás le sorprenda saber que el principal tipo de residuo que termina en los vertederos de Estados Unidos son los alimentos. Por ello, un investigador de la Universidad del Sur de Illinois en Carbondale busca maneras de desviar esos residuos hacia un proceso de fabricación de envases biodegradables para alimentos.

Bhagya Jayantha, estudiante de doctorado en biología molecular, microbiología y bioquímica, trabaja en un proceso para reciclar residuos alimentarios y convertirlos en material biodegradable para envases de alimentos. Colabora en el proyecto con Lahiru Jayakody, profesor asociado de microbiología.

“Simplemente descartar materia que puede transformarse en productos útiles es contraproducente para prácticas fiscales prudentes y sostenibles”, afirmó Jayantha.

Los alimentos representan el 22 % de los residuos sólidos urbanos. A nivel mundial, el desperdicio de alimentos representa el 11 % de las emisiones mundiales de carbono, lo que lo convierte en la tercera mayor fuente de metano de origen humano. Según la EPA de EE. UU., desviar los residuos alimentarios de los vertederos podría reducir la generación de metano en aproximadamente un 33 %.

Si bien el desperdicio de alimentos está saturando los vertederos, casi el 60 % del plástico producido se destina a envases de alimentos. Por lo tanto, utilizar los residuos alimentarios para crear envases biodegradables tendría el beneficio adicional de reducir la cantidad de plástico que termina en los vertederos.

Un factor adicional que complica la situación son los compuestos activos que se filtran de los residuos alimentarios al medio ambiente. Por ejemplo, cada año se desechan en vertederos unos 50 millones de toneladas de residuos con cafeína.

Pero los desechos alimentarios también contienen diversos compuestos que los hacen potencialmente ideales para el reciclaje en productos con valor agregado, dijo Jayantha.

El núcleo del proceso de Jayantha es la tecnología de disolución hidrotermal oxidativa (OHD). Esta tecnología respetuosa con el medio ambiente, desarrollada por Ken Anderson, profesor y director del Instituto de Energía Avanzada de la SIU, utiliza calor, presión, oxígeno y agua para convertir materiales sólidos de bajo valor, como residuos alimentarios, en sustancias solubles en agua que, a su vez, pueden utilizarse para crear nuevos materiales.

“El OHD puede tomar una variedad de materia orgánica compleja, incluyendo madera dura, y despolimerizarla en compuestos simples que pueden ser utilizados por bacterias modificadas para producir sustancias químicas de alto valor”, dijo Jayantha. “Los componentes de los desechos alimentarios, como la celulosa, la lignina y los azúcares, pueden ser procesados ​​por bacterias modificadas para producir sustancias químicas de base en la generación de polímeros biodegradables, que pueden reemplazar al polietileno, PET y poliestireno derivados de petroquímicos”.

Si bien el proceso OHD existe desde hace tiempo y se comprende bien, encontrar el tipo correcto de bacteria que produce los valiosos precursores al consumir el lodo será uno de los desafíos. Jayantha espera reciclar biomasa con paredes celulares leñosas y residuos de PET en polímeros que puedan usarse en materiales de embalaje biodegradables mediante la modificación metabólica de las bacterias.

“Las bacterias son como pequeñas máquinas programadas, excepto que están vivas”, dijo. “Esperamos modificar su ADN, eliminando genes, añadiendo nuevos, sobreexpresando genes existentes y suprimiendo genes para que produzcan algo nuevo o mejor, como ingerir contaminantes para limpiar el medio ambiente, producir sustancias químicas importantes como medicamentos o combustible, etc. Estas modificaciones genéticas se llaman recableado”.

Mientras el trabajo en el laboratorio está en marcha, los planes prevén que Jayantha comience con el tiempo experimentos reales, recolectando residuos de alimentos de casas y negocios locales. Por ejemplo, recientemente recogió posos de café usados ​​de un negocio local y extrajo cafeína con éxito.

“Utilizamos la cafeína extraída con una de mis cepas bacterianas diseñadas para demostrar su idoneidad para producir una sustancia química de alto valor para aplicaciones médicas”, afirmó. “Podemos visualizar un proceso que reduce los residuos sólidos urbanos a la vez que crea una economía circular que requiere un 65 % menos de energía para la creación de envases biodegradables para alimentos que los plásticos convencionales, minimizando así los gases de efecto invernadero y la dependencia de productos químicos derivados del petróleo”.