L’experiència del nostre grup en compostatge ens ha permès establir una base sòlida per impulsar el processament biològic dels residus sòlids orgànics sota un nou paradigma: convertir els residus en matèries primeres mitjançant la Fermentació en Estat Sòlid (FES, més conneguda com a SSF de l’anglès, Solid State Fermentation).

D’una Nova Línia de Recerca a Productes de Valor Afegit

Des del 2010, investiguem com transformar diferents residus en productes comercialitzables. Alguns exemples són:
Residus del refinat d’oli
Pèl de vaca de la indústria del cuir
Pell de taronja
Fangs d’EDAR
Digestat de fangs d’EDAR o de Fracció Orgànica de Residus Municipals

A partir dels quals es poden obtenir:
    ✔ Enzims (lipases, proteases, cel·lulases).
    ✔ Biosurfactants.
    ✔ Biopesticides
    ✔ Bioestimulants.

De fet, les possibilitats són gairebé infinites, fet que ha impulsat una creixent recerca en SSF per a l’aprofitament sostenible dels residus orgànics.

El Repte: L’Escalat Industrial

Un dels principals reptes de l’ús de residus en Fermentació en Estat Sòlid és la seva implementació a escala industrial. El nostre enfocament es basa en l’experiència adquirida en compostatge a gran escala per desenvolupar un procés de SSF fiable i escalable.
Així, disposem d’equipaments que permeten estudiar el procés a diferents escales:
🧪 Petita escala: assaigs en reactors de 500 mL per analitzar múltiples variables al mateix temps.
⚙️ Escala laboratori: reactors de 2 L a 10 L.
🏭 Escala pilot: reactors de 22, 100 i 350 L per validar resultats en condicions més properes a la realitat industrial.

Bioproductes sobre els que actualment estem fent recerca son els biosurfactants, els bioestumulants i els biopesticides.

Biosurfactants

Al grup GICOM hem explorat la producció de biosurfactants per bioconversió de residus de la indústria alimentària mitjançant fermentació en estat sòlid. Específicament, hem estudiat la producció de soforolípids (SL), un glicolípid amb múltiples aplicacions ambientals, agrícoles, en productes de neteja o higiene personal i en industria cosmètica, entre d’altres. Aquest compost es pot produir per fermentació de substrats rics en olis i/o en sucres. Per exemple, el pa de premsat procedent de les indústries de refinat d’olis comestibles (girasol, blat de moro, etc.), presenta un enorme potencial com a font de carboni hidrofòbic per al llevat Starmerella bombicola, productor d’aquests biosurfactants. També s’ha demostrat viable la producció a partir d’hidrolitzats de residus urbans o industrials. Mitjançant l’optimització de les condicions del procés i la selecció de suports a escala de laboratori, vam aconseguir una productivitat prometedora d’aproximadament 3 g de SL per litre i per dia. El procés s’ha escalat amb èxit fins a un volum real de 60 litres. Per tal de desenvolupar aquest procés a escala comercial, estem millorant els procediments de recuperació de SLs de la matriu sòlida i explorant estratègies avançades d’operació i control de processos per a un escalat amb èxit. A més, estem duent a terme estudis de viabilitat econòmica i ambiental del procés. El procés desenvolupat és extrapolable a la producció d’altres biosurfactants glicolípids produïts per llevats sobre fonts de carboni anàlogues.

Biopesticides

Els agents de biocontrol poden substituir total o parcialment els pesticides químics tradicionals, són efectius sobre un nombre considerable de plagues, sense tenir efectes nocius per als éssers humans, animals o l’ecosistema. Alguns d’aquests biopesticides són d’origen microbià, produïts per bacteris i fongs. Aquests microorganismes poden créixer en condicions controlades sobre substrats sòlids de diferent origen mitjançant SSF, permetent l’aprofitament de materials residuals com a substrat.

Bacillus thuringiensis és un bacteri que produeix una endotoxina amb efecte sobre el tracte digestiu de les larves d’alguns insectes plaga. Beauveria bassiana és un fong entomopatògen amb efectes letals sobre nombroses plagues mentre que Trichoderma harzianum ha demostrat efectes fungicides. Tots tres microorganismes es comercialitzen actualment com a base de diferents productes biopesticides.

El Grup de recerca en compostatge (GICOM) treballa amb Bacillus thuringiensisBeauveria bassiana i Trichoderma harzianum utilitzant residus de diversa procedència per produir tant un compost amb efecte biopesticida, com un extracte líquid també amb aquestes propietats. S’està treballant tant amb residus agroindustrials (clofolla d’arròs, fibres residuals de l’obtenció de begudes vegetals derivades d’arròs o soja, bagàs de cervesa), com amb restes de poda i amb fracció orgànica de residus municipals de recollida selectiva com a substrats per al creixement i esporulació d’aquests microorganismes. El procés s’ha dut a terme amb èxit a escala semi pilot, en reactors de 22L en el cas dels fongs i de fins a 290L en el cas del bacteri. El residu es prepara per a la fermentació mitjançant una etapa prèvia  d’esterilització i barreja amb agent estructurant per assegurar un correcte contacte amb l’oxigen (el procés és aerobi). Els temps de fermentació són variables en funció del microorganisme utilitzant, des de 48h en el cas de B. thuringiensis, fins a 8 dies per a T. harzianum.  

Bioestimulants

En el marc de la millora de l’agricultura sostenible, els bioestimulants presenten un paper prometedor. El bioestimulant és un producte que estimula el creixement de les plantes, millorant les següents característiques: eficiència en l’ús de nutrients, resistència a la tolerància a l’estrès biòtic i abiòtic, i accés als nutrients confinats al sòl o a la rizosfera. Es poden utilitzar com a bioestimulants una àmplia gamma de substàncies i microorganismes. Entre ells, els fongs Trichoderma spp, que s’han utilitzat principalment com a bioestimulants per la seva capacitat de controlar els fitopatògens fúngics i millorar la tolerància de les plantes davant l’estrès abiòtic.
L’auxina és una hormona vegetal que pot ser produïda per plantes i microorganismes. Concretament, l’auxina és un dels metabòlits produïts pels fongs com a mediador per interactuar amb la planta. L’àcid indol-3-acètic (IAA) és la forma més comuna d’auxina.
El Grup de Recerca de Compostatge (GICOM) està treballant amb Trichoderma harzianum per a la producció d’IAA utilitzant residus verds com a substrat.