Al igual que la celulosa lignina y grasas, las proteínas son materias primas renovables. Su potencial para la industria química permanece en gran parte sin explotar. Los equipos de investigación del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Embalaje IVV están colaborando con socios para cambiar todo esto, la idea es utilizar las prometedoras propiedades tecnofuncionales de las proteínas vegetales para aplicaciones industriales. El objetivo del proyecto TeFuProt es alejarse del petróleo y hacer un mayor uso de las materias primas renovables.

Aunque las proteínas de origen vegetal desempeñaban un papel clave en la industria química hace cien años, como aglutinante o adhesivo, por ejemplo, su uso ha disminuido desde el auge de la industria petroquímica. Los socios involucrados en el proyecto TeFuProt, el nombre es la abreviatura de proteína tecnofuncional (ver cuadro), tienen como objetivo cambiar todo esto y obtener proteínas para aplicaciones industriales a partir de residuos agrícolas. El objetivo de este enfoque de bioeconomía es contrarrestar la escasez y el aumento de precios a largo plazo de las materias primas fósiles y utilizar materias primas renovables como alternativa al petróleo.

La colza como fuente de proteínas.

El procesamiento de materias primas agrícolas como la colza da como resultado grandes cantidades de proteína. Estas proteínas son un subproducto de la recuperación del aceite de colza, un proceso que presiona el aceite de la semilla. Subproductos que contienen proteínas, la denominada harina de colza y torta prensada de colza, se quedan atrás. "Hasta ahora, este residuo se ha utilizado principalmente como alimento en la ganadería. Pero este uso es limitado debido a las sustancias amargas que contiene, "explica Andreas Fetzer, científico del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Envasado IVV en Freising. Por sus propiedades funcionales, como la capacidad de formar espumas, geles y películas, y su capacidad para retener agua, las fracciones de proteína de la torta prensada de colza tienen un enorme potencial para una amplia gama de aplicaciones técnicas. Son ideales como aditivos para pinturas, barnices, adhesivos, lubricantes materiales de construcción, detergentes y polímeros. "Las proteínas vegetales están abriendo la puerta al desarrollo de nuevos, sostenible, productos de base biológica con propiedades mejoradas, ", explica Fetzer. Y esto también reduce nuestra dependencia de los recursos fósiles e impulsa la producción respetuosa con el clima.

A los investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Envasado IVV se les encomendó la tarea de investigar cómo aislar las proteínas de la harina de colza y la torta prensada de colza y desarrollar los procesos necesarios. También estuvieron a cargo de la modificación y pre-formulación de proteínas de tal manera que puedan ser entregadas a los socios de desarrollo para las pruebas, ya sea en forma de polvos secos o en solución líquida. Las propiedades tecnofuncionales como la solubilidad, comportamiento espumante y emulsionante, así como también se analizaron las propiedades de formación de película. Además del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Embalaje IVV, ANiMOX GmbH y Naturstoff-Technik GmbH (2014-2017) también se encargaron de fabricar y refinar la proteína.

Agentes aglutinantes alternativos en pinturas y barnices

Las propiedades de formación de película, en particular, produjeron resultados de prueba convincentes:"Al secar las proteínas disueltas en agua, al que se le añadió un plastificante de base biológica, en una placa de Petri, el agua se evapora y las proteínas se entrecruzan para formar una película estable. Por lo tanto, las proteínas son principalmente adecuadas como agentes aglutinantes alternativos en pinturas y barnices, tintes para madera o revestimientos de parquet que normalmente contienen materias primas a base de petróleo. Acrilatos, por ejemplo, puede ser reemplazado por preparaciones de proteínas, "explica Fetzer. Además, las proteínas muestran la capacidad de unirse eficazmente a los colorantes o actuar como barreras. Esto mostró un beneficio adicional del recubrimiento a base de proteínas, especialmente en el sector de la madera:se impidió eficazmente que los colorantes "sangraran" de la madera.

Fetzer y sus colegas recuperaron con éxito cuatro tipos de proteínas a través de cuatro procesos claramente diferentes. "Desaceitemos, Moler y disolver la torta de prensa de colza en agua. Luego, la mezcla se centrifuga para separar los sólidos de los líquidos. Después, refinamos el extracto acuoso con las proteínas disueltas, "dice el científico que describe la secuencia del proceso. Los aislados de proteína recuperados a menudo tienen un contenido de proteína de más del 90 por ciento.

Oportunidad de crear innovaciones revolucionarias

El trabajo de proyecto a largo plazo de los 18 socios en total ha producido una serie de productos prometedores, algunos de los cuales ya están disponibles como prototipos. Estos incluyen películas biodegradables como material de embalaje para bolsas de detergente, por ejemplo, o como cubiertas vegetales, así como tableros de fibra de residuos de producción, y agentes aglutinantes modificados con proteína de colza. Espumas aislantes ignífugas para la industria de la construcción o espumas moldeadas para embalaje, protección de fibras e inhibidores de transferencia de tinte en detergentes para ropa ecológicos, componentes espesantes para lubricantes o aglutinantes para lacas lubricantes y aditivos en agentes limpiadores universales para superficies de madera completan la lista de soluciones innovadoras. "En muchos casos, hemos integrado con éxito las proteínas en los productos y generado propiedades con valor agregado, "dice el investigador. Los próximos pasos apuntan a optimizar los preparados y ponerlos a punto para el mercado. El objetivo a largo plazo de los socios es reemplazar los productos de base petroquímica por otros de base biológica a gran escala y crear valor añadido a través de el uso de proteínas vegetales.