UABDivulga - Barcelona recerca i innovació

La generació de residus de diferents orígens ha anat creixent al llarg dels anys. Des de les diferents administracions s’impulsa l’aplicació de la jerarquia de consens en la gestió d’aquests residus on la prioritat és la minimització, seguida de la reutilització i el reciclatge. En el cas dels residus municipals, és especialment important l’esforç que es fa en la implementació de sistemes de recollida selectiva. En el cas de la Fracció Orgànica dels Residus Municipals (FORM), la recollida selectiva permet tenir un material de qualitat que és habitualment valoritzat mitjançant compostatge o digestió anaeròbia. Ara bé, davant la composició d’aquesta fracció, rica en polisacàrids, fibres, proteïnes, lípids i micro i macro nutrients, s’obre la possibilitat de poder aprofitar-la per obtenir bioproductes d’interès comercial, en línia amb l’esquema de bioeconomia circular darrerament promogut per les diferents administracions locals i europees.

Una de les possibilitats que es planteja quan es contempla la FORM com a substrat per a l’obtenció de bioproductes és la hidròlisi enzimàtica d’aquest material. La hidròlisi enzimàtica s’aplica com a pretractament de substrats lignocel·lulòsics en les biorefineries, ajudant al trencament de les macromolècules que els composen en les seves unitats funcionals. La hidròlisi enzimàtica de carbohidrats i fibres, que són els components principals de la FORM (fins a un 85% en pes), porta a l’alliberament de diversos sucres que poden ser utilitzats en processos fermentatius (principalment, fermentació líquida, ja que aquests sucres es troben en aquesta fase després de la hidròlisi) per obtenir, entre altres, àcids orgànics, bioplàstics i biofuels. D’altra banda, la fracció sòlida romanent després del procés enzimàtic, conté encara fibres parcialment hidrolitzades que també es poden utilitzar com a substrat per a la obtenció d’altres bioproductes. En aquest cas, entra en joc la fermentació en estat sòlid (FES), un procés de descomposició microbiana aeròbia que té lloc en absència o quasi absència d’aigua lliure, un punt clau en el context actual d’escassesa d’aigua.

_{Imatge de microscopia electrònica de rastreig on es poden observar cristalls (forma esfèrica) i espores de Bacillus thuringiensis sobre hidrolitzat enzimàtic de FORM (fracció sòlida) a diferents augments.}

En el cas específic que es presenta en aquest treball, la FES s’ha utilitzat per aprofitar la fracció sòlida resultant de la hidròlisi enzimàtica de la FORM utilitzant-la com a substrat per al creixement de Bacillus thuringiensis (Bt), un bacteri gram-positiu que produeix una endotoxina en forma de cristall durant la esporulació i que presenta una toxicitat selectiva per diferents insectes considerats plagues. Es poden trobar al mercat diferents biopesticides basats en aquest microorganisme, produïts habitualment per fermentació líquida utilitzant matèries primeres verges que augmenten el cost de producció i l’ús de recursos.

En el present treball, la fracció sòlida de la hidròlisi de la FORM, juntament amb dos cosubstrats diferents, necessaris per mantenir el pH del procés a valors adequats per al creixement i esporulació de Bt, s’ha demostrat una bona matèria primera per a la producció d’espores i cristalls d’aquest microorganisme amb efecte biopesticida. Els cosubstrats utilitzats han estat fangs de depuració d’aigües residuals urbanes i FORM tractats per digestió anaeròbia, ambdós efluents residuals de processos de valorització de residus. Treballant en reactors d’1,5 litres de volum útil, s’han obtingut concentracions d’espores de Bt de l’ordre de 108 i 109 espores per gram de substrat sec, multiplicant aproximadament per 100 i per 50 les cèl·lules de Bt inicialment inoculades.

Aquest treball representa un pas més en la proposta de noves vies de valorització per a la FORM, en línia amb el màxim aprofitament que per a aquesta fracció el marc d’una biorefineria pot suposar. La formulació d’aquest producte i l’avaluació del seu efecte i seguretat són les tasques que romanen pendents.