Claves de la sostenibilidad en la industria alimentaria Alicia Namesny info@poscosecha.com
Índice 1. 2. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 5. 6.
Consumo energético Consumo de agua y gestión de aguas residuales Envases Envases activos Envases inteligentes Los envases biodegradables Gestión de residuos Biocompuestos Biogás Bioetanol Biodiesel Desperdicios alimentarios Conclusiones y coloquio
Resumen La industria alimentaria, al igual que las restantes actividades que se desarrollan sobre nuestro planeta, han de ser sostenibles para que pueden seguir produciéndose y para que el ser
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Conferencia Dr. Fidel Toldrá Vilardell, IATA-CSIC, noviembre 2020
humano y restantes seres vivos puedan encontrar un equilibrio adecuado para desarrollar sus respectivas vidas. El Dr. Fidel Toldrá Vilardell, ftoldra@iata.csic.es, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Agroquímica y Tecnología de los Alimentos, IATA, estuvo a cargo, el pasado mes de noviembre, 2020, de una conferencia en la sede del CSIC de Valencia, en que analizó el impacto de la industria alimentaria en el medio ambiente y las numerosas medidas aplicables para minimizarlo. El consumo energético, el consumo del agua, el envasado y la gestión de los residuos y desperdicios alimentarios son los aspectos principales en la determinación de la sostenibilidad del sistema El texto a continuación recoge los conceptos vertidos por el investigador. El video de su conferencia se encuentra en ESTA dirección.
El Dr. Fidel Toldrá durante su conferencia sobre la sostenibilidad agroalimentaria
El impacto de la industria alimentaria en el medio ambiente ocurre a lo largo del proceso que conduce al producto desde el campo a la mesa. Abarca una serie de aspectos: - Consumo energético - Consumo de agua - Gestión de aguas residuales - Envases y embalajes - Gestión de residuos - Desperdicios alimentarios Como buena parte de los desperdicios alimentarios, especialmente en los países más ricos, se generan en las etapas finales, todos estos impactos se han producido ya.
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1. Consumo energético El consumo energético y la emisión de gases de efecto invernadero ocurre en las labores de transporte, transformación, envasado y distribución. El procesamiento va asociado a procesos térmicos de transformación (cocción, maduración, secado y evaporación) y procesos de conservación a altas temperaturas (pasteurización y esterilización) o a bajas temperaturas (congelación y refrigeración).
Una serie de estrategias permiten reducen el consumo energético y la emisión de gases de efecto invernadero: - Mejorar la eficiencia energética de los procesos de transformación y conservación - Introducir nuevas tecnologías de conservación (pulsos eléctricos, ultrasonidos, alta presión, plasma frío, etc.) que reducen el gasto energético - Aumentar el uso de las energías renovables - Mejor gestión global de la energía. En transporte, lo ideal es reducir la distancia de las materias primas al centro de elaboración y de ahí al consumidor. El transporte se estima es responsable de un 15 a 30% de la huella de carbono. El uso, por parte de los transportes, de energías alternativas como gas licuado o gas natural comprimido, el uso de motores híbridos, de motores eléctricos, permiten reducir sus efectos. Igualmente la optimización de carga por vehículo y ruta de transporte. El puerto de Valencia se amplió para dar cabida a los barcos actuales, que pueden llevar hasta 23.000 contenedores, frente a los de 7.000 o 14.000 que había hasta ahora. Hasta hace muy poco estábamos con la mentalidad de usar y tirar (se consume el alimento y se tira en envase); hay que pasar de economía lineal a economía circular
2. Consumo de agua y gestión de aguas residuales En la industria agroalimentaria el consumo de agua es importante, pero puede optimizarse su uso a través de una serie de medidas. Las principales estrategias para cuidar el agua en la industria alimentaria es: - Reducir de forma continua los niveles de consumo de agua en los diferentes procesos - Optimización de consumos en limpiezas, aclarados, etc. - Optimización de las puestas a régimen de sistemas de conservación (pasteurización, esterilización) y almacenamiento (refrigeración, congelación)
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- Utilización de nuevas tecnologías (nanotecnología); permite obtener nuevas membranas capaces de un filtrado efectivo del agua - Considerar la reutilización del agua residual en procesos de limpieza, riego de zonas verdes, etc. - Uso responsable del agua, manteniendo un abastecimiento sostenible en toda la cadena alimentaria - Acciones de concienciación del personal l operativo; España está en la escala de estrés hídrico, entre niveles medios y altos y no se puede permitir el despilfarro de este recurso.
3. Envases Otro aspecto importante en la industria alimentaria son los envases. Los residuos de envases representan en la actualidad un 17% de los residuos sólidos urbanos en peso y entre un 20 y 30% en volumen. Las estrategias, que se están practicando ya y se practicarán más aún, pasan por: - Reducción del peso de los envases, es decir, conseguir el mismo fin con envases más finos - Utilización de material reciclado en el envase primario - Utilización de envases activos y envases inteligentes - Utilización de envases biodegradables; este es uno de los retos a los que la investigación dedica más esfuerzos.
3.1. Envases activos Los envases activos realizan funciones activas para proteger el alimento que contienen. Esto puede lograrse a través de diferentes vías - Inclusión de compuestos antimicrobianos - Reducción de la oxidación con antioxidantes - Control de la humedad mediante desecantes - Control del oxígeno mediante absorbentes Estos elementos se suelen incorporar en saquitos biodegradables.
3.2. Envases inteligentes Los envases inteligentes son un paso más ya que controlan el alimento y/o su entorno. Para realizar esto existen varias posibilidades: - Sensores que informan del estado del alimento
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- Sensores que miden parámetros de la atmósfera interna del envase (oxígeno, humedad) - Sensores de variaciones tiempo – temperatura, que indican si se ha roto la cadena de frío - Indicadores de frescura - Tarjetas RFID con datos que informan al consumidor, desde aspectos de seguridad alimentaria hasta cultivo, recetas, etc. - Indicadores de consumo (por ejemplo, etiquetas que al llegar a determinada temperatura cambian de color e indican que el alimento está listo para consumir)
3.3. Los envases biodegradables Se investigan biopolímeros con propiedades similares a los plásticos pero que sean biodegradables. Esto significa un gran reto porque se podrían seguir disfrutando de las garantías de higiene que significa un producto envasado, sin contribuir a deteriorar el medio ambiente.
Entre los materiales que se investigan están: 1 - Polímeros generados a partir de residuos alimentarios 2 - Polímeros sintetizados por microorganismos a partir de fuentes de carbono renovables (polihidroxialcanoatos) 3 - Polímeros a partir de monómeros bioderivados (ácidos polilácticos) Estos productos todavía son caros de producir pero así como se crearon estos biopolímeros pueden crearse otros más competitivos económicamente o mejorarse los procesos de obtención de los polímeros conocidos actualmente.
4. Gestión de residuos En la gestión de residuos es necesario: - Evitar la eliminación de los residuos en vertederos y/o incineración - Reducir la generación de residuos a través de mejores prácticas que eviten el desperdicio alimentario - Fomentar la valorización de los residuos, darles un valor añadido Hay muchas formas de gestionar esos residuos para obtener productos de valor añadido. Uno de los actuales son las biorrefinerías, donde mediante procesos biotecnológicos se pueden fermentar esas materias orgánicas
4.1. Biocompuestos Estos procesos de fermentación generan biocompuestos de alto valor añadido no solo para la industria alimentaria sino también para la médica, farmacéutica, etc. (enzimas ingredientes
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alimentarios, coadyuvantes químicos y farmacéuticos, ...). Suelen ser procesos costosos porque exigen una puesta a punto del proceso en laboratorio y luego los desarrollos tecnológicos que permitan el escalado de forma económica y sencilla para hacer posible su industrialización (existen programas de financiación para fomentar este tipo de biorrefinerías). Entre los ejemplos de gestión de residuos el ponente menciona algunos hechos en su laboratorio como la hidrólisis de proteínas. Este proceso permite destinar restos animales a la obtención de productos de más valor añadido que los piensos, que son la forma habitual de utilización. Se puede obtener péptidos bioactivos que contribuyen a mejorar la salud de los humanos, hidrolizados proteicos con efectos gelificantes, espumantes, … Se pueden obtener productos interesantes para el cuidado de la piel, algo interesante para el sector farmacéutico. Un ejemplo es el suero lácteo, del que se pueden extraer compuestos de valor, más allá de su mero uso como integrante de piensos. En un proyecto realizado por el grupo de investigación para una empresa de comida para animales se obtuvieron elementos de palatabilidad para piensos para gatos. Menciona los suplementos de hidrolizado de colágeno, comercializados bajo el argumento de su acción para las articulaciones (existen voces críticas cuando se trata de ingestión, puesto que el proceso digestivo descompone los alimentos en sus constituyentes y no está claro que si consumimos colágeno, se forme colágeno en nuestro interior). También se han generado recubrimientos de gelatina enriquecida con péptidos antioxidantes de la hidrólisis de subproductos del tomate, utilizado para recubrir una carne de cerdo, un trabajo publicado en 2020 y que fue portada de la revista Polymers. Otro desarrollo del laboratorio del ponente fue la obtención de péptidos cardioprotectores y antioxidantes y su inclusión en caldo de huesos de jamón. España es un importante productor de jamón, produce más de 40 millones de piezas al año de jamón curado. El hueso es un residuo; en el pasado se utilizaban como saborizante, un uso que se ha perdido. Ellos hidrolizaron el material de ese hueso de jamón para producir péptidos con distintas bioactividades como antihipertensiva, antioxidante, hipoglucémica, antitrombótica, … y que esos caldos pudieran utilizarse en alimentación. Se trata de un trabajo que tuvo mucha repercusión mediática, tanto España, USA como otros países. Otro uso posible para los residuos alimentarios es en la generación de energía.
A partir de los residuos se puede generar biogás, bioetanol y biodiesel4.2. Biogás El primero en desarrollarse fue el biogás, en los años 70, mediante fermentación anaerobia de los residuos orgánicos. Se produce un gas que es mezcla de metano y dióxido de carbono. Ese gas, mediante motores, puede transformarse en energía eléctrica o térmica y la parte digerida de la materia orgánica se usa como abono. Esto se aplicó mucho en granjas, empresas, depuradoras; en estas últimas, porque también es una aplicación práctica en el tratamiento de aguas residuales. Este tema fue objeto de la tesis doctoral del ponente y muestra una foto en que se ven los dos tubos que son reactores de lecho fluidizado donde están los
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microorganismos anaerobios adheridos y por ellos fluye agua residual. El agua residual de la industria alimentaria es complicada de depurar porque tiene muy poca materia orgánica, a nivel de ppm, pero hay que eliminarla para poder reutilizar el agua. Estos reactores, a través del lecho con microorganismos, transforman esa pequeña carga orgánica en biogás, metano y CO2. Normalmente el metano está en una proporción de 50 a 70%. Se obtiene un agua residual con menos del 90% de la carga inicial de materia orgánica.
Los reactores utilizados en la tesis doctoral del Dr. Toldrá
El proceso de generación de biogás se inicia con la materia orgánica, que sufre una serie de procesos, que se inician por hidrólisis y siguen por acidogénesis, acetogénesis, metanogénesis, de la que se origina el biogás. Son los procesos que se realizan tanto en la planta depuradora que existe en Almenar como la de Pinedo (Valencia ambas).
4.3. Bioetanol Otro elemento que se puede obtener a partir de residuos es el bioetanol. También se desarrolló el siglo pasado, sobre todo en Brasil, en base a las grandes plantaciones de caña de azúcar. El bioetanol se obtiene por fermentación mediante levaduras de compuestos ricos en hidratos de carbono, sobre todo azúcares de cadena corta. Este producto se utiliza en una proporción del 10%, desde hace décadas en USA en la gasolina. En USA los coches no son diesel sino gasolina. Los coches a ese porcentaje, con una pequeña adaptación, funcionan bien. En Brasil también la mayoría de los coches funcionan con combustible en base a etanol. Hay dos grandes procesos para obtenerlo. El primero y más sencillo es el que usaba la caña de azúcar, pero fue muy controvertida porque no se buscaba eliminar residuos sino que se hacían
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plantaciones ex profeso para este uso. Con lo cual se sustituían plantaciones destinadas a consumo humano a este fin. No obstante su cuestionamiento, aún se utiliza actualmente. La “segunda generación” en la obtención de etanol sí parte de residuos agroalimentarios, especialmente lo que tienen un alto contenido en carbohidratos; un típico ejemplo es la industria de zumos de naranja, que tienen un gran contenido de carbohidratos que pueden ser hidrolizados, fermentados, destilados, deshidratación y finalmente bioetanol. La anterior es una ruta biológica, con fermentación mediante levaduras, pero los residuos pueden tratarse también a través de una ruta termoquímica donde se hace una gasificación, síntesis catalítica y bioetanol.
4.4. Biodiesel El biodiesel es el ejemplo de obtención de energía más reciente. El biodiesel es otro combustible que se genera a partir de residuos, en este caso a partir de grasa. Mientras el bioetanol se forma a partir de compuestos ricos en carbohidratos, el biodiesel lo hace a partir de residuos ricos en grasas, tanto animal como vegetal. El combustible obtenido se puede agregar en una proporción de hasta el 20% en el gasoil, “B20”. La mayoría de coches pueden usar esta combustible o hacerlo si hace una ligera modificación. También hay ya coches especiales aptos para usar combustibles con 85% de bioetanol, pero no es lo habitual. El biodiesel se genera a partir de grasas, ricas en ácidos grasos; en algunos casos necesitan pretratamiento. Esto ocurre cuando son de origen animal o de restos de frituras porque hay agua y ácidos grasos libres que pueden generar jabones, y hay que eliminarlos. Consiste en una transesterificación donde se añade alcohol, normalmente metanol, y se forman, tras el esterificado y refinado, ésteres metílicos del ácido graso, es decir, biodiesel. Ese biodiesel se purifica eliminando la glicerina, que también se recupera para otras industrias, y el biodiesel purificado se mezcla hasta en un 20% con gasoil para su uso en motores en general, no solo de coches (aviación, motores industriales, etc.). En la actualidad hay más de 200 plantas de producción de biodiesel en la UE; la reutilización de las grasas vegetales es ya una realidad. No tanto las animales, porque son más complejas. Es particularmente interesante lo que se llama “biodiesel de 2ª. Generación”. Tanto las grasas animales como aceites de frituras, estos últimos se recogen porque son contaminantes, pueden destinarse a la fabricación de biodiesel. Tienen triglicéridos, muchos ácidos grasos que son la materia prima para el biodiesel. Hay un pretratamiento, porque esos aceites tienen agua y ácidos grasos libres, se tratan para que no interfieran formando jabones, y también se produce una transesterificación enzimática, donde las lipasas actúan y forman los esteres metílicos de los ácidos grasos que es el biodiesel. Este proceso es más reciente, aunque ya empiezan a haber plantas de obtención de biodiesel en base a residuos animales y en el futuro seguramente habrá más.
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5. Desperdicios alimentarios Y, finalmente, no solo son residuos los que hay en la industria alimentaria, sino también los desperdicios, lo que se pierde en tienda, grandes superficies, cuando los alimentos caducan, o los desperdicios que se generan en el hogar y en los restaurantes tras comer, que se tira a la basura, basura que irá a un vertedero y ahí se va a quedar. Alrededor de 1/3 de la producción mundial de alimentos se pierde; en la UE la distribución del desperdicio alimentario es: - Distribución 5% - Transformación / fabricación 39% - Restauración 14% - Consumidor 42% Se trata de millones de toneladas al año. Se han generado muchas recomendaciones para disminuir el desperdicio; entre ellas la Comisión Europea creó la Plataforma para las pérdidas y desperdicio de los alimentos, donde establecía recomendaciones para reducir el volumen de los desperdicios Por ejemplo: - Planificar las comidas - Aprovechar las sobras - Controlar las fechas de caducidad - Reducir las porciones y añadir más sólo si se requiere - Congelar porciones listas para el consumo - Almacenar los alimentos correctamente - Hacer rotaciones de los alimentos
También el Ministerio de Agricultura en España contribuye a través de diferentes áreas de actuación: 1 - Generación de conocimiento 2 - Formación y sensibilización 3 - Fomento de buenas prácticas 4 - Colaboración con otros agentes 5 - Acuerdos sectoriales 6 - Aspectos normativos 7 - Investigación e innovación 8 - Desperdicio alimentario, medio ambiente y cambio climático Cuanto más aprovechados los residuos, al mismo tiempo que aumentan su valor, se generan menos daños al medio ambiente El mismo Ministerio de Agricultura formuló un decálogo de sostenibilidad medioambiental para la industria agroalimentaria. Se basa en 10 principios básicos de sostenibilidad integral y
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que supone un compromiso voluntario para las empresas, que podían obtener información para el cumplimento de cada uno de ellos. Se trata de que las empresas puedan adoptarlos de forma gradual y progresiva, contribuyendo a la sostenibilidad global a través de genera menos residuos y, por ende, menos daño al medio ambiente. Al igual que en las áreas de actuación previas, en este decálogo también la investigación, innovación y desarrollo juega un papel clave. 1 - Cadena de suministro 2 - Economía local, agentes de interés y consumidores 3 – Trabajadores 4 - Gestión en materia de huellas ambientales 5 - Gestión de la energía 6 - Conducta ética 7 - Agricultura y ganadería sostenibles; biodiversidad 8 – Ecodiseño 9 – Residuos 10 - Investigación, innovación y desarrollo
También el Ministerio de Educación y Ciencia, a través del Plan Nacional, en los Retos de la Sociedad, establece la bioeconomía como el Reto 2, abarcando la sostenibilidad de los sistemas de producción primaria y forestales, seguridad y calidad alimentaria, investigación marina y marítima, y bioproductos. Se remarca la necesidad de hacer un uso eficiente de las materias primas, minimización de residuos, valorización de subproductos e incremento de la eficiencia energética. A nivel de la Unión Europea está el Programa Food 2030 que propone 4 objetivos principales que se financian con fondos del programa Horizonte Europa: - Nutrición para dietas saludables y sostenibles - Sistemas alimentarios que sostengan un planeta saludable - Eficiencia de recursos y circularidad - Comunidades de la innovación e información La palabra sostenible está en todos los planteos porque es una preocupación común el dejar de verter residuos al planeta. De hecho, el Pacto Verde Europeo, que se aprobó en 2020, plantea invertir en innovación para una transición desde una economía lineal, es decir, “comprar, usar y tirar”, a una economía circular, donde se recicle la materia prima, el producto, …, con el fin de alcanzar la neutralidad climática en 2050. Dentro de los objetivos que se plantea la parte alimentaria es uno de los ejes básicos, “de la granja a la mesa”, porque el sistema alimentario ha de ser saludable y respetuoso con el medio ambiente y ahí juega un papel muy importante la sostenibilidad de la industria alimentaria.
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6. Conclusiones y coloquio Resumiendo, los retos que hay que desarrollar para tener una industria agroalimentaria sostenible en el tiempo, que no contribuya con gases de efecto invernadero, son: - Reducir las emisiones del sector - Aplicar técnicas sostenibles en agricultura, ganadería y recursos pesqueros (nuevas especies, biodiversidad, especies más adaptables, con menores necesidades de agua, …) - Fomentar el uso de energías renovables (eólica, solar, hídrica, …) - Mejorar la eficiencia energética - Reducir el consumo de recursos, incluido el agua, y reducir la huella hídrica del sector (fundamental en el sector agroalimentario en general y en particular en España, por la reducida disponibilidad de agua). - Minimizar, reducir y revalorizar los residuos y desperdicios (intentar generar los menos residuos posibles y a los que se generan, darles un uso) - Mejorar la gestión de los envases (es básico que los envases no sean de un solo uso; importa conseguir envases o bien reciclables o bien biodegradables para que no se acumulen) - Promover la I+D, el eje básico que va a impulsar todos los retos mencionados y va a contribuir a que esa industria cada vez sea más sostenible y más amigable con el medio ambiente y tengamos un mejor entorno para las generaciones futuras
En el coloquio se remarcó el papel de cada uno de los integrantes de la sociedad en el logro del objetivo de reducir los desperdicios para que no lleguen a los vertederos. De ahí la implicación de ministerios y UE en dar a conocer consejos prácticos para que cada uno de nosotros pueda contribuir a disminuir el desperdicio. Una tarea compartida con la industria, que necesita el apoyo de I+D para cambiar procesos de forma de optimizarlos y hacerlos más sostenibles. Esto tiene un costo y ahí es donde entra la UE a través de la financiación. El ahorro llega al agua utilizada en los laboratorios y el uso de residuos, también es muy controlado, incluyendo el tratamiento químico de los residuos para que no se viertan al medio ambiente.
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