Se trata del quitosano, que se obtiene a partir del tratamiento de exoesqueletos de crust\u00e1ceos. Es biodegradable, no t\u00f3xico y tiene numerosas aplicaciones en \u00e1reas como la medicina, la biotecnolog\u00eda y en el tratamiento de aguas con alta concentraci\u00f3n de ars\u00e9nico o contaminadas con petr\u00f3leo. Este biopol\u00edmero actualmente no se produce en la Argentina y se importa a alt\u00edsimo costo.<\/p>\n<\/p>\n<\/p>\n
Integrantes del Departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica de la Facultad de Ingenier\u00eda de la Universidad Nacional de La Plata, y del Centro de Investigaci\u00f3n y Desarrollo en Criotecnolog\u00eda de Alimentos (CIDCA- UNLP, CONICET, CIC PBA), dirigidos por la Dra. Noem\u00ed Zaritzky, impulsan un proyecto de car\u00e1cter multidisciplinario para reducir el impacto ambiental derivado de la actividad industrial. Se trata de una iniciativa que pone \u00e9nfasis en el uso m\u00e1s eficiente de los recursos materiales y energ\u00e9ticos, de modo de incrementar simult\u00e1neamente la productividad y competitividad.<\/p>\n<\/p>\n
Uno de los aspectos principales del proyecto es el aprovechamiento de los desechos generados en Chubut a partir de la captura y el procesamiento de un conjunto de peces y mariscos. En los \u00faltimos a\u00f1os, y como consecuencia de la disminuci\u00f3n de los recursos tradicionales, surgi\u00f3 inter\u00e9s desde el sector pesquero patag\u00f3nico para intentar abrir nuevos mercados a partir de posibilidades no explotadas econ\u00f3micamente como son algunos cangrejos de gran porte.<\/p>\n<\/p>\n
\u00bfDe qu\u00e9 se trata? El procesamiento de los crust\u00e1ceos para el aprovechamiento del m\u00fasculo deja como residuo s\u00f3lido de dif\u00edcil disposici\u00f3n el exoesqueleto, que es rico en material calc\u00e1reo y quitina. Esta sustancia se encuentra ampliamente distribuida en el medio ambiente y es el segundo pol\u00edmero natural m\u00e1s abundante. S\u00f3lo es superado por la celulosa. Por ello constituye un importante recurso renovable. La mayor\u00eda de sus usos proceden de un compuesto derivado, conocido como quitosano. Se trata de un biopol\u00edmero (macromol\u00e9culas presentes en los seres vivos) de gran inter\u00e9s debido a sus m\u00faltiples aplicaciones ya que se suele usar como agente floculante en el tratamiento de aguas, desinfectante de heridas en medicina y espesante en la industria alimentaria.<\/p>\n<\/p>\n
El quitosano es biocompatible, cualidad que ha sido muy explotada en la industria biom\u00e9dica. Tambi\u00e9n es biodegradable y su ventaja radica en su baja solubilidad en agua, lo que ampl\u00eda sus posibilidades de aplicaci\u00f3n. Su costo de producci\u00f3n -que actualmente es muy alto- podr\u00eda reducirse si se obtiene como subproducto de la industria pesquera en nuestro pa\u00eds.<\/p>\n<\/p>\n
El proyecto impulsado por el grupo de investigadores encabezados por Zaritzky, profesora titular del Departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica, se propone optimizar las tecnolog\u00edas para la obtenci\u00f3n de quitina y quitosano a partir de exoesqueletos de crust\u00e1ceos de la zona de Puerto Madryn de manera que, adem\u00e1s de remediar el medio ambiente (los residuos pesqueros son una importante fuente de contaminaci\u00f3n), se pueda realizar transferencias al sector industrial. De esta forma, se crear\u00edan las condiciones para que se pueda montar una planta que, al darle valor agregado al procesamiento de los desechos pesqueros, generar\u00eda puestos de trabajo, sustituir\u00eda importaciones y hasta posibilitar\u00eda que ingresen divisas al pa\u00eds al ser un producto con potencial exportador.<\/p>\n<\/p>\n
La iniciativa parte de la base de trabajos conjuntos realizados con la Dra. Jimena Dima, integrante del CENPAT (Centro Nacional Patag\u00f3nico – CONICET). \u201cEste desarrollo empez\u00f3 con los trabajos de Jimena cuando era becaria del CONICET, quien realiz\u00f3 su tesis doctoral bajo mi direcci\u00f3n en la Facultad de Ingenier\u00eda. La tesis era sobre el aprovechamiento de nuevas especies de cangrejos que no estaban siendo explotadas econ\u00f3micamente, en momentos en que industrias pesqueras quer\u00edan exportar ese tipo de crust\u00e1ceos. Se hizo todo el desarrollo tecnol\u00f3gico del proceso: c\u00f3mo se separa el exoesqueleto del m\u00fasculo, c\u00f3mo se desnaturalizan las prote\u00ednas, como se pasteurizan y se congelan los productos, complementando los trabajos experimentales con el modelado matem\u00e1tico de la transferencia de energ\u00eda en el proceso\u201d, explica la Dra. Zaritzky, investigadora superior del CONICET y ganadora del premio internacional TWAS 2019 en el \u00e1rea de Ciencias de la Ingenier\u00eda (\u00fanica mujer en obtener la distinci\u00f3n este a\u00f1o).<\/p>\n<\/p>\n
La investigadora, que fue directora del CIDCA entre 2003 y 2016, agrega: \u201cLuego del proceso, quedaba gran cantidad de exoesqueletos, es decir caparazones de cangrejos, con lo cual buscamos obtener este biopol\u00edmero que tiene much\u00edsimas aplicaciones. Pudimos combinar el aprovechamiento de residuos que son contaminantes (porque los desechos se llenan de insectos, en una zona como Puerto Madryn y Trelew donde se capturan m\u00e1s de 40 mil toneladas de crust\u00e1ceos al a\u00f1o) con aplicaciones para el tratamiento de aguas contaminadas. A partir de esos exoesqueletos se puede generar un valor agregado alt\u00edsimo\u201d.<\/p>\n<\/p>\n
El quitosano tiene una acci\u00f3n floculante, es decir, posee la capacidad de aglutinar los s\u00f3lidos que han sido coagulados y se encuentran suspendidos en el agua. A su vez, por su car\u00e1cter antif\u00fangico, ha sido utilizado para aplicaciones en la agricultura. Tambi\u00e9n es un excelente formador de fibras, pel\u00edculas y membranas, adem\u00e1s de que puede ser preparado en forma de microesferas y microc\u00e1psulas lo cual, unido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad, admiten su empleo en diversas aplicaciones en las industrias biom\u00e9dica y farmac\u00e9utica. Se ha reportado tambi\u00e9n que el quitosano presenta acciones como antimicrobiano y cicatrizante.<\/p>\n<\/p>\n
Saneamiento de aguas contaminadas<\/p>\n<\/p>\n
A partir de la obtenci\u00f3n y de la caracterizaci\u00f3n fisicoqu\u00edmica del quitosano, los investigadores generaron otros materiales. Junto con la Dra. Dima se sintetizaron micro y nanopart\u00edculas de quitosano, reticuladas mediante reactivos amigables con el medio ambiente como el tripolifosfato de sodio. Esas part\u00edculas fueron altamente eficientes para remover por adsorci\u00f3n cromo hexavalente (altamente t\u00f3xico y cancer\u00edgeno) de aguas residuales, con la ventaja de tener la capacidad de reducir el cromo hexavalente a cromo trivalente de baja toxicidad. Este trabajo recibi\u00f3 la Menci\u00f3n de Honor a la Innovaci\u00f3n 2014, otorgado por la UNLP, y fue publicado en 2015 en la Revista Chemosphere.<\/p>\n<\/p>\n
Tambi\u00e9n se sintetizaron part\u00edculas de quitosano con iones f\u00e9rrico en su interior y que sirven para la remoci\u00f3n de Ars\u00e9nico (As) en aguas subterr\u00e1neas. La Argentina es uno de los lugares con mayor concentraci\u00f3n de este elemento qu\u00edmico, y ello ha derivado en la existencia del denominado \u201cHidroarsenicismo Cr\u00f3nico Regional End\u00e9mico\u201d (HACRE). Se trata de una enfermedad que se manifiesta, principalmente, por alteraciones dermatol\u00f3gicas como melanodermia, leucodermia y\/o queratosis palmoplantar, evolucionando hacia patolog\u00edas m\u00e1s graves como distintos tipos de c\u00e1ncer.<\/p>\n
\u201cLo interesante de este m\u00e9todo que desarrollamos conjuntamente con las Dras. Nora Bertola y Cintia Lobo; y la participaci\u00f3n del Dr. Jorge Esteban Colman Lerner del CINDECA, es que el hierro que nosotros agregamos en forma de iones f\u00e9rrico- queda pr\u00e1cticamente retenido en la part\u00edcula y no migra al agua\u201d, destaca Zaritzky.<\/p>\n<\/p>\n
La presencia de As en aguas subterr\u00e1neas empleadas para consumo humano es un tema de gran preocupaci\u00f3n en otros pa\u00edses como Estados Unidos, China, Chile, Taiw\u00e1n, M\u00e9xico, Polonia, Canad\u00e1, Hungr\u00eda, Nueva Zelanda, Jap\u00f3n e India. En la Argentina, se encuentra presente, principalmente, en distintas \u00e1reas de la Puna y de la llanura Chaco-Pampeana. Esta \u00faltima es una de las regiones m\u00e1s grandes del mundo (alrededor de un mill\u00f3n de km2) con presencia de As.<\/p>\n<\/p>\n
\u201cEn la Argentina y a nivel internacional, los l\u00edmites permitidos de Ars\u00e9nico en el agua han cambiado. Se ha pasado de 50 microgramos por litro a un valor l\u00edmite de 10 microgramos por litro. El m\u00e9todo que desarrollamos nos permiti\u00f3 remover eficientemente altas concentraciones de ars\u00e9nico alcanzando los l\u00edmites permitidos en menos de tres horas. Lo probamos en sistema batch (discontinuo) donde las part\u00edculas absorbentes se encuentran en contacto con el l\u00edquido. Ahora estamos dise\u00f1ando el m\u00e9todo continuo, mediante columnas\u201d, explica la profesora.<\/p>\n<\/p>\n
Tambi\u00e9n se est\u00e1n utilizando part\u00edculas de quitosano sintetizadas por coacervaci\u00f3n en medio alcalino para absorber colorantes azoicos de la industria textil con muy buenos resultados. Se han realizado al respecto estudios termodin\u00e1micos y cin\u00e9ticos.<\/p>\n<\/p>\n
Otra caracter\u00edstica del quitosano es la de ser un \u201cpolielectrolito cati\u00f3nico\u201d. Es decir, tiene cargas positivas que sirven para el tratamiento de aguas emulsionadas de petr\u00f3leo. Su aprovechamiento como forma de remediar el medio ambiente se prob\u00f3 con \u00e9xito dentro de la destiler\u00eda que tiene la empresa YPF en Ensenada.<\/p>\n
Estos trabajos de adsorci\u00f3n de colorantes y clarificaci\u00f3n de aguas se est\u00e1n llevando a cabo en el marco de una tesis doctoral de la Facultad de Ingenier\u00eda por el Lic. John P\u00e9rez Calder\u00f3n bajo la direcci\u00f3n de la Dra. Zaritzky y la co-direcci\u00f3n de la Dra. Mar\u00eda V. Santos.<\/p>\n<\/p>\n
\u201cGeneralmente, para el tratamiento de aguas emulsionadas con petr\u00f3leo, la industria utiliza polielectrolitos sint\u00e9ticos, basados en sustancias que pueden ser cancer\u00edgenas. El quitosano podr\u00eda reemplazar los polielectrolitos sint\u00e9ticos, que son una caja negra. Nosotros utilizamos floculantes naturales: quitosano y adicionamos un tensionactivo, dodecilsulfato de sodio (SDS), que es biodegradable para este tratamiento y el resultado es excelente\u201d.<\/p>\n<\/p>\n
\u201cLa idea ahora es usar este m\u00e9todo para tratar de sanear canales. Lo que tiene de bueno el quitosano es que flocula y clarifica las aguas. En ese sentido, nosotros hicimos la optimizaci\u00f3n matem\u00e1tica de todo el proceso de floculaci\u00f3n, el cual acabamos de publicar en Argentina y en Estados Unidos. Realizamos un dise\u00f1o experimental que permiti\u00f3 encontrar una ecuaci\u00f3n simple que predice las dosis de quitosano que se debe utilizar en funci\u00f3n de la cantidad de petr\u00f3leo que tiene la emulsi\u00f3n a clarificar\u201d, destaca la ex directora del CIDCA.<\/p>\n<\/p>\n
\u201cEl quitosano hoy no se produce en Argentina, hay que importarlo a pesar de tener en nuestro pa\u00eds condiciones para producirlo. El quitosano importado de alta pureza tiene un costo de 600 d\u00f3lares los 250 gramos. Nosotros pusimos a punto el proceso tecnol\u00f3gico y nos costar\u00eda producirlo much\u00edsimo menos (del orden de 20 d\u00f3lares el kg), con lo cual estamos viendo si alg\u00fan industrial se interesa en poner una planta para aprovechar los residuos pesqueros. Estados Unidos, Jap\u00f3n, China y Brasil tienen plantas productoras\u201d, remarca Zaritzky. El mencionado biopol\u00edmero de alto valor agregado tambi\u00e9n podr\u00eda ser exportado.<\/p><\/p>\n