Desde la Revolución Industrial, el rápido crecimiento y desarrollo de la industria a nivel global ha dependido en gran medida del uso de productos químicos derivados del carbón y, posteriormente, del petróleo. Por tanto, el crecimiento industrial se sustentó inicialmente en un modelo económico lineal basado en tres ejes: producción, consumo y eliminación. Sin embargo, resulta evidente que este sistema no es sostenible a largo plazo. Actualmente, la sociedad tiene que hacer frente a una cantidad limitada de materias primas, y a la eliminación de residuos contaminantes derivados de procesos industriales. Además, el cambio climático supone un gran desafío que impone la adopción de modelos más sostenibles de fabricación y consumo en el entorno de la economía circular. En este contexto, es fundamental implementar tecnologías de aprovechamiento de residuos industriales para que puedan ser utilizados como materias primas en nuevos procesos.
Almería es un motor agrícola a nivel europeo, por lo que cada año se generan grandes cantidades de restos vegetales, subproductos agroalimentarios, aguas de lavado y plásticos agrícolas, que constituyen un problema a nivel local. Actualmente, muchos de estos residuos se gestionan mediante procesos químicos convencionales, que utilizan altas temperaturas, disolventes o tratamientos oxidantes que, si bien son eficaces desde el punto de vista industrial, tienen un alto coste energético y ambiental. En esta línea, la Bioquímica como disciplina científica ofrece el uso de enzimas como una alternativa muy prometedora, capaz de transformar residuos en productos de valor añadido a través de procesos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.
Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que pueden acelerar reacciones químicas sin consumirse. Su principal ventaja radica en el carácter específico de su acción: reconocen un sustrato y catalizan la reacción a temperaturas, pH y presiones suaves. De esta forma reducen el consumo de energía y el número de subproductos no deseados. Además, al ser biodegradables, su impacto sobre el medioambiente es considerablemente menor que el de muchos de los catalizadores químicos tradicionales. Las enzimas son la base para la biocatálisis, una tecnología que utiliza estas moléculas desde hace décadas en sectores como el de la alimentación, la agricultura, la medicina y la producción de energía.
Con el propósito de entender mejor su funcionamiento, es relevante enfatizar que la actividad enzimática depende de la estructura tridimensional de la proteína, incluyendo su centro activo (donde se produce la reacción química) y posibles conformaciones. En la actualidad, se utilizan técnicas como la mutagénesis dirigida y otras de diseño molecular, para conseguir introducir cambios muy concretos en la secuencia aminoacídica. Con ello se consigue mejorar características como estabilidad, afinidad por el sustrato o velocidad de reacción. El objetivo no es la síntesis de enzimas artificiales, sino la optimización de enzimas que ya existen en la naturaleza.
Este último aspecto resulta de interés para el sector agrícola almeriense, donde algunos de sus residuos todavía constituyen un problema medioambiental. Es aquí donde resulta de interés el enorme potencial que pueden ofrecer ciertas enzimas como hidrolasas, oxidasas, ß-glucosidasas y xilanasas, que permiten tratar o digerir los restos vegetales, transformar subproductos agroalimentarios y degradar ciertos polímeros utilizados en agricultura.
En la Universidad de Almería, investigadores de la Facultad de Ciencias Experimentales están ya trabajando en esta dirección y buscan avanzar hacia modelos de producción más sostenibles a partir de la explotación de enzimas “mejoradas” en procesos bioquímicos de aprovechamiento de subproductos agrícolas. Su investigación demuestra que la biocatálisis puede integrarse dentro de la gestión de residuos con resultados esperanzadores, y que las enzimas son una herramienta muy poderosa que, dentro del marco de la economía circular, es capaz también de convertir un problema ambiental en una oportunidad de reutilización y ahorro.
