Bagazo De Uva Material Lignocelulosici

BAGAZO DE UVA

Resumen

El bagazo de la uva, es un subproducto del procesamiento de la uva para vinos, es un recurso el cual puede usarse como una nueva alternativa en la obtención de carbohidratos y utilizarlo como sustrato en procesos biotecnológicos orientados en la producción de biocombustibles. En Venezuela específicamente en Mara- Edo. Zulia es uno de los rubros frutícola que mayor desarrollo sustentable ha tenido, debido a que dicha zona presenta las condiciones climáticas requeridas para su producción.

El bagazo de uva representa una importante fuente de antioxidantes debido a su alto contenido de compuestos fenólicos. Éstos se concentran fundamentalmente en la piel u hollejo, aunque también se han encontrado compuestos con propiedades interesantes en las semillas de la uva (Flanzy, 2000; Sehirli et al., 2008).

Aproximadamente de cada 100 kg de uva procesada se obtienen de 15-20 kg de bagazo (hollejos, semillas y racimos) (Usaquén-Castro et al., 2006).

Materia Prima utilizada en el País para materiales Lignocelulosico

El bagazo de uva es un subproducto de la obtención de vinos tintos que, en México, no se aprovecha; este tiene una capacidad antioxidante y su efecto sobre células de cáncer de mama.

El bagazo de la uva, es un material ligno- celulósico, obtenido del procesamiento del mosto de uva, representando un 10% en peso de la producción total de uva.

Los materiales lignocelulósicos (residuos agrícolas y agroindustriales), pueden presentar en su composición hasta un 50% p/p de celulosa y por ese motivo han sido bastante utilizado en la obtención de ese biopolímero y de sus derivados.

Se han desarrollado múltiples tratamientos para hacer los materiales lignocelulósicos mas susceptibles a la sacarificación (transformación de un polisacárido en una azúcar simple), entre los cuales se encuentra la hidrolisis acida, la cual ha sido intensamente investigada y desarrollada en los últimos años. Sin embargo, existen diferentes problemas asociados a este tratamiento que aun no ha sido solventado completamente.

Por tal motivo se recomienda usar procesos a pequeña y mediana escala con tecnologías simples, para minimizar los riesgos de perdida de la producción.

En Venezuela, uno de los estados pioneros en la producción de frutales es el Zulia, quien se ha caracterizado desde hace mas de veinte años por el desarrollo de esta actividad con la participación de pequeños y medianos productores, destacándose por sus cultivos de uva, tanto de mesa como de vino. En el municipio Mara, del estado Zulia, es el rubro que ha tenido mayor desarrollo gracias al clima y suelos que allí se dan. Se han permitido las adaptaciones de diferentes variedades.

Actualmente, los procesos asociados a la producción de vinos, generan tanto residuos líquidos como solidos; los cuales por lo general no son tratados.

Los residuos líquidos tiene un alto contenido en solidos disueltos, en cuanto a los residuos solidos generados tanto en la fase agrícola como vitivinicola, están constituido por materia orgánica, los cuales no son debidamente manejados y pueden generar contaminación a los suelos.

Materia Prima en otros países:

México cuenta con una importante industria vitivinícola, produce 45 millones de litros de vino anuales (Meré, 2005) y la mayor parte del bagazo se desperdicia. Por ello es importante resaltar que ellos no le dan aun ninguna caracterización a dichos residuos. Algunos investigadores han señalado la inquietud y el deseo de realizar investigaciones sobre el contenido de los compuestos fenólicos y capacidad antioxidante del bagazo seco de uva obtenido después del proceso de fermentación de vino tinto, así como sus características fisicoquímicas, sensoriales y el efecto citotóxico sobre células de cáncer de mama.

Colombia se busca implementar las técnicas y metodologías para materiales lignocelulósicos para la producción de bioetanol a partir de la madera del árbol del café, conocida comúnmente como Zoca o CCS, la cual es un residuo agricola de la renovación del cultivo de café. En Colombia, según el Centro de Investigaciones sobre el Café (Cenicafé) la producción de esta madera es de 3,2 toneladas/año-hectárea, lo cual es una cantidad muy grande de materia prima. Los usos actuales de estos materiales van desde incineración para la producción de cenizas para la renovación de suelos y para la generación de energía por combustión.

Composición de la Materia Prima:

Estos desechos lignocelulósicos, esta compuestos principalmente por celulosa, hemicelulosa y lignina. La Celulosa En su mayoría, los carbohidratos presentes en la naturaleza se encuentran en forma de polisacáridos, estos no solamente están compuestos por azúcares unidos por enlaces glicosídicos, sino también pueden contener estructuras sacáridas poliméricas unidas por enlaces covalentes a aminoácidos, péptidos, proteínas, lípidos y otras estructuras (Pérez et al., 2002). La celulosa es el polímero más abundante de la naturaleza, recibe el nombre de biopolímero ya que forma parte de estructuras biológicas vegetales. Su estructura está formada por monómeros de glucosa unidos por enlaces en el carbono 1 y el carbono 4 por medio de una unión β, es de peso molecular alto. (Laureano-Perez, 2005). La Hemicelulosa es una estructura compleja de carbohidratos que consiste de diferentes polímeros, tales como: pentosas (xilosa y arabinosa), hexosas (glucosa, manosa y galactosa), y ácidos urónicos. El componente hemicelulósico principal de algunos materiales vegetales como maderas duras son los xilanos y en maderas suaves el glucomamano. Este polímero es de peso molecular más bajo que la celulosa y contiene ramificaciones con cadenas laterales cortas de azúcares diferentes fácilmente hidrolizables (Hendriks y Zeeman, 2009). La Lignina Después de la celulosa y hemicelulosa, la lignina es uno de los polímeros más abundantes en la naturaleza. Es un heteropolímero amorfo que consiste de tres diferentes unidades fenilpropano (p-coumaril, coniferil y alcohol sinapil) unidos por diferentes tipos de enlaces. El principal propósito de la lignina es dar soporte estructural a la planta, impermeabilidad y resistencia a ataques microbianos o a stress oxidativo. Este polímero es insoluble en agua y ópticamente inactivo, en conjunto hace que la degradación de la lignina sea difícil (Fengel y Wegener, 1984). el bagazo de la uva se encuentra dentro de este, y constituyen una fuente abundante y segura de recursos renovables a través de la fotosíntesis. Sin embargo, actualmente en Venezuela este desecho esta siendo subutilizado causando serios problemas en laq contaminación ambiental durante su eliminación, a pesar de que son potencialmente aptos para ser utilizados como materia prima en la producción de: bioetanol, alimentos para animales biomasa microbiana, etc.

Tabla de composición del bagazo de uva en base seca

Muestra %Mat. seca %Prot. Cruda %Celulosa %Hemicelulosa %Lignina

Bagazo Crudo 85,97 8,20 19,92 2,97 19,45

Fuente: Jimenez y Villegas (Zulia,2008)

Solución para el aprovechamiento de este desecho

En función a esta situación se plantea la necesidad de darle uso y salida a este desecho agroindustrial, el cual no tiene ningún valor económico por el contexto en el que se genera. Es por ello que en la actualidad ha aumentado el interés en torno a los procesos que tienen como objetivo recuperar y convertir en productos valiosos a estos desechos, como es el caso de tratamiento químico de hidrolisis acida, el cual permitirá el total aprovechamiento de este desecho (bagazo de uva) como sustrato en procesos biotecnológicos para la obtención de productos de mayor valor agregado, lo que hace que su uso como materia prima se vuelva atractiva en cuanto a la abundancia , al carácter renovable y el bajo costo de este tipo de desecho solido agroindustrial.

Es por ello, que se plantea como solución la aplicación de tratamiento químico como hidrolisis acida, para lograr la mayor obtención posible de azucares para luego ser usado en los procesos biotecnológicos orientados a la producción de biocarburantes.

Con esto se busca la disminución de contaminantes en todas sus formas y a la preservación de los recursos naturales, aprovechando estos desechos para convertirlo en un producto secundario que puede ser reutilizado y/o comercializado; además de promover el uso y aprovechamiento de los desechos solidos pertenecientes a la actividad agroindustrial.

Conclusiones

El aprovechamiento de los materiales lignocelulósicos es redituable ya que principalmente se aprovechan residuos agroindustriales o plantas que no tienen uso importante en la sociedad con el fin de generar combustibles, por eso se le considera a esta fuente de materia prima como fuente renovable de energía. La gran biodiversidad vegetal con la que cuenta nuestro país puede ser aprovechada, ya que con el cuidado e información necesaria, conservar o mejorar los ecosistemas de donde se obtenga la materia prima además de que representa una fuente de empleo ya que esta la industria de los biocombustibles abarca muchas áreas de trabajo promoviendo una mejora económica y tecnológica en distintos niveles ya sea a nivel industrial o de investigación.

La caracterización de la materia prima es muy importante ya que permite cuantificar la eficiencia de los procesos. Como se observó en los resultados obtenidos es importante tener en cuenta que muchos de los procesos de caracterización de materiales lignocelulósicos son desarrollados empleando diversas técnicas que se diferencian entre sí por su exactitud y por su fácil aplicabilidad. En el caso de los resultados obtenidos, estos valores son conformes con los que presenta la literatura sobre bagazo.

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