Del laboratorio al proceso industrial

DEL LABORATORIO AL PROCESO INDUSTRIAL 

 

La colaboración entre la investigación, la academia y la industria es fundamental para optimizar los procesos productivos a nivel mundial. En Chile, existen claros ejemplos que dan cuenta de esta valiosa triada, que permite llevar más allá de las paredes de un laboratorio avances que impactan positivamente en el desarrollo del rubro. En nuestro país se han aumentado los esfuerzos por fomentar nexos de colaboración entre estos importantes actores, especialmente en los últimos años. A nivel gubernamental, en el mes de octubre comenzó a funcionar de manera oficial el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación, lo cual representa un avance fundamental en el camino de lograr una industria 4.0 

 

Papel con alto valor agregado 

 

Uno de los proyectos de la Región del BioBío que se ha destacado por su aporte es el Papel Algal Bioactivo, desarrollado por el Centro de Biotecnología UdeC, en conjunto con la Facultad de Farmacia y la empresa Bo Paper Bío Bío S.A., en el cual se abocaron a resolver una problemática frecuente hoy en día en la industria nacional frutera, la pudrición de fruta de exportación post cosecha por efecto de hongos, los cuales generan una merma significativa en las exportaciones chilenas. Estos organismos micóticos se conocen como “patógenos oportunistas”, puesto que afectan a la fruta gracias a ciertas condiciones ambientales óptimas, como calor y humedad. Algunos de estos hongos proliferantes son Botritis,Penicillium y Neofabrea, los que provocan la pérdida de aproximadamente un 3% a 5% del total exportado a países como China y Estados Unidos. Andrea Donoso, investigadora del proyecto, comenta que previo a la alternativa que presenta esta propuesta, solo existían los tradicionales papeles de embalaje, conocido como papel sulfito frutero, que envuelve las cajas de fruta, o por unidad, pero que no cuenta con propiedades especiales para proteger el alimento.

 

Fue entonces, en el año 2013 y gracias al financiamiento de Conicyt con su programa de investigación aplicada FONDEF, que comenzaron con pruebas de laboratorio. Cristian Agurto, quien fue responsable de la primera etapa de la investigación, comenta que el proyecto se inicia con el trabajo de tres empresas que pretenden desarrollar un tipo de papel para embalaje de fruta de exportación, como Terranatur S.A., empresa relacionada con exportación de algas, e Innocon S.A., esta última con un perfil químico, a las cuales se suma Bo Paper Bio Bio S.A. el 2018. Así, incorporaron al papel base una mezcla de algas pardas, las cuales le confieren propiedades antibacterianas, antioxidantes y antifúngicas post cosecha, incorporadas en este nuevo producto. “Comenzamos con pruebas de laboratorio in vitro, luego experimentamos con manzanas en cámaras de frío, finalizando la primera etapa con una prueba de prototipo en condiciones industriales, trabajando junto a la empresa Verfrut S.A., ubicada en la Región del Maule. Fue aquí donde surgió la necesidad de desarrollar el papel a una escala real, ya que se hizo siempre a nivel de laboratorio, con papeles pequeños”, subraya el investigador.


La segunda etapa del proyecto, que comenzó en enero de este año y es liderado por Bo Paper Bío Bío S.A., comenzó en su planta ubicada en San Pedro de la Paz, con el primer tiraje a nivel industrial de una bobina de papel, la cual se va trozando con las dimensiones y los tamaños que se requieran, en función del papel que usa la industria frutera, “este es un segundo proyecto de continuidad, validación y transferencia tecnológica, que permite sacar los resultados que realizamos en laboratorio y a nivel piloto, llevándolos a una escala industrial”, resalta Cristian Agurto. Agrega que en todas estas validaciones industriales se debe chequear que las propiedades obtenidas a nivel de laboratorio se mantengan hasta la industria usuaria, que son los exportadores de fruta, “logramos reducir entre un 50 hasta un 70% la pudrición, controlando el desarrollo de la infección, lo cual es altamente significativo, por eso ahora esperamos que con el proceso industrial podamos llegar a los mismos resultados, acompañado en paralelo a una evaluación de costos y de factibilidad económica".


Ahora se busca validar en otras frutas como la uva de exportación, la cual es frecuentemente blanco de hongos, “lo que esperamos es que las propiedades que generamos en el prototipo de laboratorio se mantengan a nivel industrial y comercial, uno no puede innovar si no tiene replicaciones de los buenos resultados, no solo basta que sea novedoso, sino que funcione y que lo haga siempre”. Resalta además el hecho de revalorizar el uso del papel en el proceso del packing, en desmedro del plástico, “nosotros estamos en la línea de volver a darle vida al papel”, comenta.

 

El director del proyecto para Bo Paper Bio Bio, Francisco Anabalón, comenta que ha sido muy interesante la complementación producida entre ellos y la universidad, “este proyecto ha sido una instancia para conocernos, unir talentos y potenciar a cada parte. Sería un producto valorado por nuestros clientes si se logran a escala industrial las capacidades anti oxidantes y anti fúngicas que muestra el papel algal a escala laboratorio. Los buenos resultados de laboratorio ahora debemos replicarlo y sacar un producto comercial final a un costo razonable”, indica.

Agricultura 4.0

Otro ejemplo a destacar es el proyecto BIOCODE, colaboración internacional entre Fraunhofer Chile Research, la Universidad de Oulu (Finlandia), el Instituto de Química del Reconocimiento Molecular (Italia), el Instituto Fraunhofer ISE (Alemania) y la Universidad Nacional Lomas de Zamora (Argentina). El objetivo principal de este proyecto es el desarrollo de extractos y compuestos de alto valor, desde los residuos generados en la producción agroindustrial de maíz, trigo y colza (raps). El concepto BIOCODE parte en la recolección en campo de los residuos que quedan posterior a la cosecha de estos cultivos, los cuales son desgrasados a través de la aplicación de CO2 supercrítico para la obtención de aceites purificados. Posteriormente, el material resultante es separado a través de la técnica de Organosolv en sus 3 componentes principales: celulosa, hemicelulosa y lignina.

Franko Restovic, quien es Business Area Manager - Agro, Foods & Ingredients del organismo, explica que cada uno de estos componentes es transformado en productos con alto valor, desde de mercado, “por un lado, la celulosa es utilizada para la producción de nanofibras de celulosa a través del uso de solventes eutécticos profundos, las cuales presentan una gran resistencia y se utilizan en diversas industrias; la hemicelulosa por otro lado, es utilizada como fuente de carbono para la fermentación con bacterias productoras de ácido poliláctico, bloque fundamental para la producción de bioplásticos; y finalmente la lignina, la cual mediante la carbonización hidrotermal, es transformada en biocarbón, utilizada en la producción de energía, filtros y mejoramiento de suelos agrícolas.

Agrega que el concepto BIOCODE está pensado para permitir un proceso flexible y tratamientos en paralelo de residuos agroindustriales en pequeños módulos que puedan ser integrados con otras tecnologías de extracción (como por ejemplo producción de bioetanol). Este proyecto entregará resultados que indiquen la factibilidad técnica y económica para la instalación de este concepto en empresas productivas a través de análisis tecnoeconómico y de impacto ambiental que permitan tener una evaluación holística de la sostenibilidad y costos del concepto BIOCODE. “Para Chile, este concepto presenta un importante potencial de impacto, ya que podría ser adaptado para prácticamente cualquier tipo de cultivo, desde la producción de granos, hasta la empresa forestal, teniendo en cuenta la gran cantidad de desechos agroindustriales producidos a nivel nacional”, indica Franko Restovic.

Una de las áreas de negocios en Fraunhofer Chile Research es la de Agro, Alimentos e Ingredientes (AFI, por sus siglas en inglés). Una de las especializaciones de esta es el desarrollo de proyectos en el área de biorrefinería y economía circular en agricultura, donde se ha desarrollado un importante número de extractos con actividad biológica provenientes de distintas fuentes agrícolas (orujo de vid, tomate, oliva, nueces, lupino, mieles, propóleos, trigo, maíz, colza, entre otros). “El área de AFI tiene como objetivo dar soluciones a la agroindustria nacional y latinoamericana, ofreciendo soluciones biotecnológicas que van desde la semilla hasta el producto final en la mesa del consumidor, siempre con el respaldo de evaluaciones de impacto ambiental y costo”, subraya el representante.

Nanotecnología al servicio de la industria

Otro ejemplo a nivel nacional es el trabajo realizado en Leitat Chile, centro tecnológico capaz de crear y transferir valor económico, social y sostenible a empresas y entidades, a través de procesos de investigación aplicada y tecnología. Dentro de este se encuentra el Centro de Excelencia en Nanotecnología CEN, el cual dirige investigaciones enfocadas en las áreas productivas de minería, alimentación, pesquera y forestal.

Pablo Reyes, investigador principal de esta fundación, explica que en el ámbito de celulosa y el papel, se traduce en la producción y funcionalización de nanocelulosa para el desarrollo de envases de cartón con propiedades biocidas para exportación de frutas, incorporación en biopolímeros para generar una nueva familia de films para bolsas plásticas más amigables con el medioambiente, sistemas de aerogeles que sirvan para descontaminación de agua y por último una nueva línea de investigación de lignina que busca desarrollar resinas adhesivas para coatings y compositos biobasados.

Considera que la generación de biomateriales utilizando nanocelulosa y lignina, sin duda será un impulso positivo para el sector forestal, ya que generará nuevos empleos y negocios que hoy en día se enmarcan bajo el nombre de bioeconomia forestal, “esto además va en sintonía con la mayor conciencia que están teniendo los consumidores, los cuales demandan materiales y productos que sean más amigables con el medioambiente”. Suma a lo anterior que, en este sentido, el sector forestal puede ser un gran aporte, ya que “la biomasa forestal es un recurso renovable abundante en el planeta, que bien planificado y gestionado puede garantizar un suministro de biomateriales y servicios seguro y estable en el tiempo, desafío que en LEITAT Chile podemos realizar”, finaliza el investigador.