Ingenieros químicos encontraron en el lactosuero, un residuo de la elaboración del queso que suele ser desechado, la materia prima ideal para obtener hidrógeno –fuente de energía limpia– y producir suplementos alimenticios bajos en calorías.

Uno de los trabajos más recientes adelantado por el grupo de investigación en Procesos Químicos y Bioquímicos, de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), es el aprovechamiento de la lactosa del lactosuero para obtener galactooligosacáridos (GOS), compuestos con actividad prebiótica que se pueden utilizar en la produc­ción de suplementos alimenticios para fortalecer la flora intestinal y aumentar las defensas.

El profesor Juan Carlos Serrato, de la Facultad de Inge­niería de la U.N., explica que por cada kilo de queso se producen en promedio nueve litros de suero.

De hecho, un estudio realizado en 2012 por la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Agrosavia), la Universidad Libre, el Consejo Nacional Lácteo y la U.N. Sede Medellín, concluyó que de las cerca de 580.000 toneladas de suero de leche que se produjeron ese año solo el 18,9 % se trató de manera adecuada por la industria, mientras del 21,8 % se hizo un proceso inadecuado y el 59,4 % no tuvo ningún tipo de manejo, es decir que se arrojó directamente al alcantarillado.

No obstante el lactosuero posee importantes componentes orgánicos como carbohidratos, entre los que se destacan lactosa, proteí­nas y grasa, que lo convierten en candidato para elaborar suplementos alimenticios o materia prima para obtener derivados de interés industrial.

Nutritivo y sin azúcar

Con el uso de enzimas que facilitaban el proceso, Fabián Rico Rodríguez, doctor en Ingeniería – Ingeniería Química de la U.N., transformó la lactosa presente en el lactosuero en dos azucares simples: la galactosa –con la que se van a formar los GOS, que no aportan calorías al consumidor– y la glucosa, que es alta en calorías y hace que el producto no sea apto para diabéticos o para personas que quieran consumir alimentos bajos en calorías.

El investigador menciona que “cuando las galactosas se unen quedan glucosas libres, lo cual incrementa el contenido de azúcar en la sangre del consumidor”. Para resolver el inconveniente y lograr un producto atractivo, al proceso de elaboración de los GOS se le añadió la enzima glucosa oxidasa, gracias a la cual se produjo ácido glucó­nico, compuesto que no aporta calorías y que según su pureza se usa en las industrias de alimentos, farmacéutica y química, de textiles y pinturas.

Se trata de un hallazgo importante ya que el ácido glu­cónico es fácilmente separable de los GOS, a diferencia de la glucosa. Según el investigador, para lograrlo y obtener GOS de alta pureza se requieren procesos muy complejos y costosos, como la nanofiltración, la separación con solventes como etanol, o la fermentación selectiva con levaduras, y aún así no se alcanza un 100 % de éxito, ni siquiera cuando el procedimiento se lleva a cabo con lactosa pura y no lactosuero.

“Con el proceso que propusimos, de agregar la glucosa oxidasa, a partir de lactosa pura podíamos oxidar el 100 % de la glucosa para convertirla en ácido glucónico, mientras que cuando lo hacíamos con lactosuero llegábamos a oxidar un 80 – 85 % de la glucosa, debido a que es un medio más complejo”, asegura.

Fuente de hidrógeno y energía

En otro trabajo innovador, Patricia Castillo Moreno, doc­tora en Ingeniería Química, utilizó el lactosuero para ob­tener hidrógeno, gas importante como fuente de energía limpia cuya producción se logra a partir de un proceso fotofermentativo en el que una bacteria se alimenta del suero como sustrato, lo metaboliza gracias a una fuente lumínica proporcionada por una bombilla de sodio, y produce finalmente hidrógeno.

La investigación le apuesta a un método de producción de dicho gas de manera limpia, debido a que la mayoría de los procesos tradicionales para obtener este gas aún dependen de combustibles fósiles, por lo que son fuente importante de CO2, uno de los principales responsables de los gases de efecto invernadero.

Usando una bacteria fotosintética llamada Rhodobacter capsulatus, la doctora Castillo aprovecha el metabolismo del organismo; para eso lo ubica en un medio de cultivo con poco nitrógeno y una fuente lumínica, y le suministra el lactosuero del que la bacteria aprovecha los ácidos orgánicos y la lactosa para alimentarse y producir un biogás compuesto por CO2, en una concentración no superior al 30 %, e hidrógeno en una concentración que normalmente es mayor al 90 % pero que en algunos estudios, según las condiciones, ha llegado a ser hasta del 75 %.

“El biogás resultante de ese proceso se podría utilizar, por ejemplo, en pilas combustibles para producir energía”, señala la investigadora, quien realizó este proyecto con la dirección del profesor Jean Pierre Magnin, en un trabajo conjunto entre la U.N. y la Communauté Université Grenoble Alpes, de Francia.

Procesos biológicos como los trabajados por la doctora Castillo tienen gran potencial pues también disminuyen los costos de producción de hidrógeno referentes a materia prima y energía. Sin embargo hoy no presentan un alto rendimiento, por lo que se están desarrollando diferentes tecnologías con microorganismos modificados y recombinados genéticamente para aumentar la produc­ción del gas.

Con los desarrollos de los investigadores Rico y Castillo, los miembros de la industria láctea colombiana podrían pensar en producir la energía que necesitan para suplir parte de sus procesos productivos, a partir del suero lácteo que hoy desechan, como ocurre con los residuos de la caña de azúcar y la palma de aceite para obtener biogás y energía.