Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), liderados por el profesor Melik Demirel, han desarrollado una tecnología para convertir la biomasa de levadura sobrante de procesos industriales en fibras textiles biodegradables de alto rendimiento. Esta innovación surge como una solución estratégica para abordar dos problemas urgentes: el hambre mundial y el impacto ambiental de la industria de la moda.
Un residuo que hasta ahora se desechaba -la biomasa de levadura usada en la producción de cerveza, vino y fármacos- podría convertirse en una de las soluciones más inesperadas para estos desafíos. El equipo, encabezado por el profesor Melik Demirel, logró producir fibras de alto rendimiento a partir de levadura residual, obteniendo un material más resistente que las fibras naturales, biodegradable, y con un coste y huella ambiental mucho menores.
El Proceso de Fabricación de Fibras a partir de Levadura
La clave del proceso está en aprovechar residuos industriales ricos en proteínas, lípidos y azúcares. En vez de desechar esta biomasa, el equipo la transforma en pulpa. Luego, esta pulpa se disuelve en un solvente reutilizable -el mismo usado en la producción de Lyocell- y se convierte en fibras mediante un proceso de hilado. Este sistema no requiere ningún proceso de purificación ni selección de un tipo específico de proteína, lo que lo hace muy eficaz y sencillo para la producción a gran escala.
El grupo de Demirel ya había utilizado bacterias y levaduras modificadas genéticamente para producir otro tipo de proteínas naturales y emplearlas en la fabricación de fibras y biomateriales. Sin embargo, el proceso es complejo y costoso. Por ello, Demirel y su equipo optaron por utilizar levadura residual como fuente de proteínas. Para fabricar las fibras, los investigadores adoptan una técnica actual, similar a la utilizada para producir el polímero ecológico lyocell a partir de pulpa de madera. Esta técnica consiste en mezclar el polvo de proteína con celulosa antes de extruir la solución caliente en agua fría. Los enlaces de hidrógeno entre la celulosa y las proteínas confieren a las fibras su estructura y resistencia.
Impacto Ambiental y Sostenibilidad
La nueva fibra es una alternativa ecológica a los tejidos sintéticos como el poliéster, que tardan siglos en degradarse. El modelo actual de la moda rápida es insostenible; solo en Estados Unidos, más del 66% de la ropa acaba en vertederos cada año, y la mayoría, compuesta por fibras sintéticas, tarda siglos en degradarse.
Esta innovación aborda varios frentes:
- Reducción del Desperdicio Textil: Las fibras de levadura son biodegradables, no dejando rastro en el medio ambiente al final de su vida útil.
- Aprovechamiento de Residuos: Se reutiliza la biomasa de levadura, un subproducto industrial, en lugar de generar nuevos materiales desde cero.
- Liberación de Tierras Agrícolas y Ahorro de Agua: Al no requerir nuevos cultivos, esta fibra no compite con la producción de alimentos. Cada año, se cultivan más de 25 millones de toneladas de algodón, un cultivo que requiere hasta 10.000 litros de agua por cada 2,2 kg de fibra y ocupa vastas extensiones de tierra cultivable.
El análisis del ciclo de vida realizado por el equipo demuestra que la fabricación de fibras de proteína de levadura consume menos energía y agua que la producción de lana y poliéster. La huella de carbono es de 5,39 kg de dióxido de carbono por kilo de fibra, ligeramente superior a la del poliéster. Sin embargo, este biomaterial, como tal, no debería dejar rastro en el medio ambiente, a diferencia de los sintéticos.
El impacto ambiental de los textiles
Viabilidad Comercial y Desafíos
La tecnología ya ha sido probada con éxito a escala piloto en una planta en Alemania. Una empresa emergente, Tandem Repeat Technologies, nacida del laboratorio de Penn State, ya trabaja con marcas interesadas en la comercialización de esta innovadora fibra fermentada. El coste de producción -menos de 6 euros por kilogramo- lo hace viable para el mercado masivo. Si se integra de forma inteligente, esta tecnología puede jugar un papel clave en la transición ecológica del sector textil.
Sin embargo, existen consideraciones a tener en cuenta. Kazuharu Arakawa, investigador de genómica de la seda de araña en la Universidad de Keio, ha expresado preocupación sobre la posibilidad de que el material genere alergia, ya que podría contener hasta 6000 proteínas codificadas en el genoma de la levadura. Theanne Schiros, científica de materiales e ingeniera textil de la Universidad de Columbia, ha mostrado interés en saber cómo se comportan esos materiales en comparación con los estándares textiles, refiriéndose a fenómenos como la contracción y gestión de la humedad. Ambos coinciden en que las fibras no son tan resistentes ni flexibles como las convencionales, pero el uso de residuos de fermentación para crear textiles es prometedor.
El equipo de Penn State ha producido 500 kilos de fibra en una planta piloto y está ampliando la producción a través de Tandem Repeat Technologies.
La Versatilidad de la Levadura
La levadura, un ser vivo unicelular de la familia de los hongos, ha sido fundamental para la humanidad durante siglos en procesos como la fermentación de alimentos (vino, pan, cerveza, yogures). Más allá de estos usos tradicionales, su composición nutricional excepcional y su resistencia a ambientes extremos la hacen atractiva como "fábrica" de moléculas celulares.
Los descubrimientos relacionados con su uso en la fertilización y protección de cultivos son cada vez más importantes, permitiendo reducir el uso de fertilizantes y fitosanitarios de síntesis química. En la nutrición humana, bien como suplemento dietético o como alimento funcional, su alto contenido en proteínas, enzimas, minerales (zinc, cromo, selenio) y vitaminas de los grupos B y D la hacen atractiva. Además, los productos cosméticos que incluyen extractos de células de levadura favorecen procesos biológicos como la síntesis de colágeno o la hidratación de la piel.
En el ámbito industrial y farmacéutico, la levadura se utiliza en la producción de alcoholes (bioetanol), moléculas de hidrocortisona o insulina. Investigadores también han incorporado genes bacterianos en el genoma de la levadura para facilitar la conversión de lípidos en carotenoides, ésteres de cera y biopolímeros como los polihidroxialcanoatos (PHA), lo que podría eludir procesos de síntesis química extremadamente costosos en el futuro.