Algas marinas: Un recurso biológico múlti-propósito bien adaptado para el Procesamiento Secuencial Integrado de BioRefinerías (ISBR)

Durante las últimas siete décadas, los occidentales han estado comiendo / usando algas marinas sin saberlo realmente porque ha sido a través de extractos conocidos como ficocoloides- los agentes gelificantes, espesantes, emulsionantes, ligantes, estabilizantes, clarificadores y protectores conocidos como carrageninas y agares (extraídos de las algas rojas) y alginatos (extraídos de las algas marrones): se utilizan en las industrias de alimentos, elaboración de cerveza, textil, farmacéutica, biotecnológica, de revestimiento, perforación, etc.

¿Por qué tu helado es suave y no está lleno de grandes cristales de hielo? ¡Contiene carrageninas! El polvo de cacao de su bebida de chocolate no está todo en el fondo de la botella y usted cree que el producto no ha estado en el estante por mucho tiempo: ¡la malla microscópica de carragenina lo hizo de nuevo! ¿Aceitunas verdes con tiras de pimiento insertadas en el hoyo? Lo sentimos, estas tiras están hechas de una pasta de carragenina con un colorante y antioxidante (astaxantina de microalgas) y dos gotas de sabor artificial a pimiento. Para un rápido alivio de la acidez estomacal, puede tomar tabletas o líquidos de alginato, que bloquean el reflujo ácido de su estómago. Algunas cervecerías tienen un paso de clarificación para su cerveza que involucra las algas rojas llamadas musgo irlandés.

La impresión textile fina (en la seda) solo es posible si el material se ha empapado en una solución de carragenina o alginato, que mantendrá el tinte en su lugar. Todos los análisis de ADN utilizados para identificar quién cometió el crimen en la serie de televisión CSI: ¡patrones de bandas en geles de agar! ¿Cómo está certificado el gyprock en su garaje? Está recubierto con alginatos. ¿Se pregunta por qué el agua no pasa por las copas de papel de su fuente de agua en el trabajo? Están recubiertos con carrageninas. La perforación subterránea es bastante dura en algunas parte, por lo que se necesitan aflojar con alginato de lodo.

Una industria en evolución.

Sin embargo, el sector de las ficocloides ahora representa solo una parte menor (11.4% del tonelaje y 10.8% del valor) de una industria en plena mutación. La producción acuícola mundial de algas marinas en el 2016 fue de 30,1 millones de toneladas, con un valor de US $ 11.7 mil millones, y representó el 96,5 por ciento de los suministros mundiales de algas marinas.

El uso de algas marinas como hortalizas de mar para el consumo humano directo se ha vuelto mucho más significativo (77,6% del tonelaje y 88,3% del valor). Cinco géneros dominan el mercado de algas comestibles: Saccharina y Laminaria (kombu), Undaria (wakame), y Porphyra y Pyropia (nori). Si el uso de algas marinas como alimento humano comestible está bien establecido en los países asiáticos, todavía se necesita mucho trabajo para educar a los occidentales con respecto a cocinar con algas marinas y sobrepasar la moda de los súper alimentos, para que comprendan los beneficios de incluir estos cultivos en su dieta regular.

La industria de los phyco suplementos es un componente de rápido crecimiento (11.0% del tonelaje y quizás un subestimado 0.9 por ciento del valor). Esto incluye aditivos para el suelo, agroquímicos (fertilizantes y bioestimulantes), alimentos para animales (suplementos e ingredientes; cada vez más para la acuicultura), productos químicos finos y a granel, biopolímeros pequeños, productos farmacéuticos, cosméticos y nutracéuticos, alimentos funcionales, biooils, aplicaciones de salud ( Antioxidantes, anticancerígenos, antimicrobianos, antivirales, antiinflamatorios, antidiabéticos, etc.), botánicos, pigmentos, colorantes, aromáticos, componentes de elaboración de cerveza, biomateriales / biocompuestos, termoplásticos, adhesivos, etc.

Las algas marinas son los principales candidatos para el procesamiento secuencial integrado de biorrefinería

Durante demasiado tiempo, las algas marinas, al igual que otros productos de la pesca y la acuicultura, se han procesado según un esquema simple: una especie, un proceso, un producto. Sin embargo, las algas marinas siguen siendo un recurso relativamente sin explotar con un enorme potencial para el procesamiento secuencial integrado de biorrefinería (ISBR) (Figura 1).

Tendremos que cambiar nuestras actitudes y modelos de negocio para evolucionar desde este enfoque lineal para avanzar hacia el enfoque ISBR (una especie - varios procesos - varios productos) dentro de un marco de economía circular, donde ya no hay desechos y subproductos, pero si coproductos, que también se pueden comercializar.

Con una planificación cuidadosa en el momento de la recolección y con el procesamiento secuencial, más de un producto se puede fabricar a partir de algas marinas: por un lado, una amplia gama de compuestos de alto valor biológico (citado anteriormente); por otro lado, compuestos energéticos básicos de menor valor (biocombustibles, biodiésel, biogases, bioalcoholes, aldehídos, ácidos, calor / vapor y generación de energía / electricidad, etc.).

Ya hemos adoptado este enfoque de diversificación ISBR con nuestros propios productos de acuicultura multitrófica integrada (IMTA), centrándonos en los del primer tipo: algas marinas para consumo humano, cerveza, cosméticos, nutracéuticos, productos farmacéuticos, sustitución parcial de harina de pescado, certificación IMTA orgánica kelps, y kelps para la producción de biochar como sustrato para agua dulce. (o acuaponia)

Nos hemos mantenido alejados del carro de los biocombustibles, ya que las cosas no cuadran. Es dudoso que la superficie necesaria para asegurar la materia prima para la producción de biocombustibles sea socialmente aceptable, especialmente en el mundo occidental.

La producción de biomasa de algas marinas es altamente estacional, mientras que las personas llenan el tanque de sus autos en las estaciones de servicio 52 semanas del año. La ampliación de los experimentos de laboratorio a los mercados comerciales requiere pruebas de realidad. Además, para ser económicamente competitivos, el biocombustible de algas marinas tendría que ser al menos tan barato como el biocombustible fósil actualmente utilizado, es decir, el petróleo.

   No tenemos interés en tratar de vender algas marinas a varios centavos / tonelada de peso fresco (FW) cuando no podemos producirlas a bajo costo. Por el contrario, estamos interesados en un espectro de productos que van desde unos pocos $ / kg FW (ficocoloides, fertilizantes y piensos), a varias decenas de $ / kg FW (alimentos para humanos y productos químicos finos), hasta alrededor de 100 $ / kg. FW o más (productos farmacéuticos, nutracéuticos y cosmecéuticos).

Optimización de toda la cadena de valor.

Muchos pasos antes (cultivo, cosecha, deshidratación, tratamiento previo, transporte y almacenamiento) y durante (separación, fraccionamiento y procesamiento secuencial) las diferentes vías tecnológicas de un ISBR aún requieren una evaluación de la elucidación y la sostenibilidad.

Los pasos de procesamiento para extraer, separar, fraccionar y purificar múltiples productos deberán ser ecológicos, químicos y enzimáticos. Para no desnaturalizar los productos obtenidos más adelante, las condiciones de extracción moderadas tendrán que prevalecer al comienzo del proceso, para luego pasar a condiciones de extracción moderadas y más severas en una etapa posterior de las subfracciones, si es necesario.

Las funcionalidades deberán mantenerse lo mayormente posible, a lo largo del proceso para un uso / valorización óptimos de la biomasa multipropósito, y no necesariamente la maximización de un solo producto final, ya que algunos coproductos podrían revelarse como el Conductores reales del concepto emergente ISBR.

Para optimizar la integración de las biorrefinerías, los acuicultores y los diferentes usuarios finales multisectoriales deberán ser interdisciplinarios en su enfoque. Tendrán que aprender a colaborar y compartir / integrar los pasos de cultivo y procesamiento de biomasa (producción, cosecha, tratamiento previo y transporte, separación y fraccionamiento, y procesamiento secuencial de biomasa), mientras apuntan a los recursos e insumos energéticos más bajos. Los volúmenes / valores del mercado, los servicios de los ecosistemas y la aceptación del público deberán considerarse e incluirse en los modelos de negocios.

Autor: El Dr. Thierry Chopin es profesor de biología marina y director del Laboratorio de Investigación de Acuicultura Multitrófica de Algas Marinas y Integrados, en la Universidad de New Brunswick en Canadá. También es presidente de Chopin Coastal Health Solutions Inc. desde 2016.

Fuente: International Aquafeed