Rosario, 18/12/2017 | 03:33
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Spanevello: Uso de residuos agroindustriales


El docente-investigador nos cuenta el rol de la Química Orgánica como herramienta para el aprovechamiento de materiales de desecho abundantes en nuestra zona. La generación de nuevos compuestos con variadas aplicaciones.

El equipo: Alejandra Suarez, Ricardo Furlan, Eleonora García Véscovi, Germán Giri, Rolando Spanevello y Gastón Viarengo (Foto: R. Spanevello).

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Por Claudio Pairoba*

 

Rolando Spanevello es docente-investigador de la Facultad de Cs. Bioquímicas y Farmacéuticas y del Instituto de Química Rosario (IQUIR, UNR-CONICET). Pertenece a un grupo con amplia experiencia en la reutilización de residuos provenientes de procesos industriales (agricultura, plantas papeleras) para la generación de compuestos con aplicación biológica. Dada la importancia de la agroindustria en nuestra región así como la existencia de una planta papelera, el trabajo del equipo de Spanevello viene generando una interacción fluida con las empresas de la zona y sus resultados tienen posibilidades concretas de aplicación.

 

¿Cómo encaran el uso de residuos industriales?
Nuestra estrategia es tratar de ver si podemos usar a los residuos para generar materia prima que sea de cierta utilidad. Si es así, desarrollar aplicaciones para esa materia prima que estamos obteniendo. Todo esto basado en que la industria química usa hoy en día combustibles fósiles como el petróleo y eso se está terminando. Por eso estamos volviendo a la biomasa, que es toda la materia obtenida de seres vivientes. Esto se utilizó mucho hasta que la inserción de la petroquímica desplazó en cierta medida todo lo que sea materiales provenientes de la biomasa.

 

La biomasa está relacionada con los cultivos para la alimentación.
El problema que se está dando hoy en día con respecto a la biomasa, que se ha vuelto competitiva en función de los valores del petróleo, es si dedicamos áreas cultivables para la obtención de alimentos o para la obtención de energía y materiales de consumo. Nuestra estrategia es ver qué hacemos con los residuos de estos sistemas agroindustriales, así no competimos contra las fuentes de alimentación.

 

¿Con qué cultivos están trabajando?
Ahora estamos enfocados con la cáscara de soja. Otra fuente un tanto más peculiar, sobre la cual también estamos haciendo estudios, es la fibra algodonosa del palo borracho, la cual también es una fuente de celulosa. La cáscara de soja forma aproximadamente un 5% del peso del grano y es principalmente celulosa y hemicelulosa. No tiene un alto valor nutritivo, ya que no es una fuente de proteínas. La producción mundial de soja es muy alta y nuestro país aporta aproximadamente un 20-22% de la producción mundial. Por esto tenemos importantes cantidades de ese material.

 

¿Cuánto hace que vienen trabajando en este proyecto?
Hace unos quince años. Lo que sucede es que nosotros no trabajamos con cáscara de soja anteriormente, sino que veníamos trabajando con celulosa microcristalina y después con los barros de celulosa que se generan en la papelera de Celulosa Argentina. Los barros de celulosa son un problema para las papeleras porque es una cantidad muy importante de residuo el cual no es tóxico ya que es fibra de celulosa no apta para la fabricación de papel debido a que el polímero está muy degradado. Entonces se va acumulando en espacios abiertos sin que se le encuentre una aplicación. Ellos se acercaron a la facultad y comenzamos a estudiarlo. La gente de la empresa está viendo distintas alternativas: hacer compostaje, ladrillos ecológicos, etc. De nuestra parte empezamos a estudiar un compost que obtenemos y se denomina levoglucosenona, el cual al principio nos dió un poco de trabajo porque es una celulosa un poco diferente. Es un poco más sucia, y por ello desarrollamos un método para hacer un prelavado necesario. El objetivo era obtener los mismos resultados que cuando utilizamos celulosa pura microcristalina.

 

¿Químicamente qué es la levoglucosenona?
La levoglucosenona es un monómero que proviene de la ruptura de la cadena polimérica de la celulosa y su posterior deshidratación. Es un compuesto ópticamente activo, es enantioméricamente puro cuando está puro y nos permite hacer productos quirales, ópticamente activos. Y en todo lo que sea actividad biológica es tremendamente importante usar un enantiómero y no la mezcla que se denomina racemato. Para el que no está en el tema, los enantiómeros son compuestos idénticos estructuralmente con la única diferencia que uno produce que la luz polarizada gire hacia un lado mientras que el otro produce el giro en el sentido opuesto.

 

Biológicamente el organismo puede diferenciar entre uno y otro, por lo cual un compuesto, por ejemplo, puede causar efecto mientras que el otro no.
Así es. Es más, en algunos casos hay algunos compuestos que han tenido un impacto muy grande porque algunos son medicamentos activos y otros producen malformaciones en el feto.

 

Con la talidomida pasaba algo así.
Eso sucede con la talidomida, un producto que a finales de los ’50 y principios de los ’60 se suministraba a las mujeres embarazadas para suprimir las nauseas matinales en los primeros meses de embarazo. El problema es que uno de las enantiómeros era el que tenía el efecto beneficioso pero el otro era teratogénico y generó toda una camada de niños que nacieron con malformaciones.

 

De ahí la importancia de no trabajar con mezclas si no con compuestos puros desde el punto de vista quiral.
Exactamente. En realidad la industria farmacéutica ha empezado hace unos 20 años lo que se denomina el viraje quiral. Esto se debe a que suministraba compuestos como racematos (mezclas), por lo cual es todo un problema ya que tiene que hacer ensayos clínicos por separado para determinar si alguno tiene un efecto contraproducente. Hoy en día están virando hacia la síntesis de compuestos enantioméricamente puros por dos razones: una es porque se aseguran que solo suministran la droga que tiene el efecto deseado. La otra es que reducen la carga metabólica sobre el organismo, porque si uno tiene que suministrar el producto enantioméricamente puro va a suministrar probablemente el 50% de dosis que cuando suministra la mezcla o racemato. El organismo tiene que metabolizar el doble en este último caso.

 

¿Cuáles son los contactos que tienen con la industria actualmente en base a este proyecto que están desarrollando?
En este momento estamos en contacto con gente de Australia, quienes también están interesados y desarrollando este tipo de compuestos. Ellos están en una escala piloto en cuanto al procesamiento de materiales celulósicos, para obtener la levoglucosenona en una escala en la cual pueda ser utilizada como materia prima industrial. También estamos en tratativas con PYMES que tienen este producto como lo es la cáscara de soja y quieren ver qué utilidad se le puede dar.

 

Otra parte del proyecto es generar nuevos compuestos.
Así es. Nuestro interés no es solo trabajar en el procesamiento de la cáscara de soja, sino que estamos tratando de desarrollar aplicaciones para estos nuevos materiales. Partiendo de este material que obtenemos por la degradación de la fibra de celulosa, lo hemos transformado en algunos compuestos que tienen actividad antitumoral en células hepáticas y por otro lado hemos encontrado cierta citotoxicidad en bacterias. En el trabajo sobre Salmonella tiphymurium, demostramos que hay muchas posibilidades para aprovechar esta estructura y desarrollar nuevos compuestos. Por otra parte tenemos muchos trabajos publicados durante la última década, los que menciono son los más aplicados. Por ejemplo, tenemos dos solicitudes de patentes sobre la obtención de unos compuestos conocidos como glicales o azúcares raros, a partir de glucosenona.

 

¿Hay otras formas de obtener la levoglucosenona?
Hemos hecho el desarrollo de un método de pirólisis para obtener levoglucosenona que fue innovador y muy citado. Utilizamos microondas para la pirólisis, lo cual fue un desarrollo muy interesante. En principio utilizamos un microondas doméstico y después aplicamos un diseño estadístico e hicimos la calibración del microondas. Hoy en día no se pueden presentar resultados utilizando un microondas doméstico porque no son reproducibles. Entonces lo que sí hicimos es aplicar una metodología de calibración de potencia del microondas para hacer un trabajo reproducible. Después lo demostramos utilizando otro microondas que calibramos de la misma manera obteniendo los mismos resultados.

 

Volviendo al tema de la generación de compuestos antibacterianos, es un desarrollo muy interesante en estos tiempos de resistencia a antibióticos.
Estos trabajos sobre actividad biológica son siempre interdisciplinarios. En células tumorales lo hicimos con la gente del Instituto de Fisiología Experimental (IFISE, UNR-CONICET), el grupo de Raúl Marinelli. En el tema salmonella trabajamos bastante con gente del Instituto de Biología Celular y Molecular de Rosario (IBR, UNR-CONICET), específicamente con Eleonora García Vescovi y con la gente de la cátedra de Farmacognosia (Fac. Cs. Bioquímicas. y Farmacéuticas), más específicamente con el grupo de Ricardo Furlan. Entre Eleonora y Ricardo habían desarrollado unos ensayos autobiográficos, entonces nosotros aplicábamos a los bioaceites que obteníamos de la pirólisis estos ensayos y encontramos que tenían actividad biológica. Después nos dimos cuenta de que el compuesto que tenía esta actividad era la glucosenona, el compuesto mayoritario que siempre obteníamos. A partir de ahí hicimos un estudio más detallado en el cual se pudo cuantificar esa actividad biológica. Eso demandó bastante tiempo y lo que hicimos fue sintetizar por nuestra parte una serie de derivados de la levoglucosenona para ver si podíamos mejorar o no esa actividad biológica. El equipo de Eleonora hacía los ensayos junto con Ricardo Furlán. Nosotros proveíamos los compuestos y ellos ensayaban la actividad biológica.

 

¿Cómo fue el proceso de comunicación entre estas distintas especialidades?
Eso fue un proceso de aprendizaje bastante largo porque tenemos que aprender a comunicarnos. Nosotros teníamos que entender la parte biológica y ellos la parte sintética. También es importante la formación de recursos humanos, porque los doctorandos que se forman salen con una visión amplia. Por ejemplo, un becario mío aprendía cuestiones de los ensayos biológicos y un becario de Eleonora veía lo que se podía hacer en síntesis. Los becarios tienen un enfoque más abarcativo de lo que se puede hacer.

 

Experiencia e innovación, dos palabras que definen el trabajo de este equipo que agrega valor a materiales ampliamente disponibles en nuestra región, los cuales generalmente terminan ocupando espacio y sin mayores aplicaciones. Un claro ejemplo de los beneficios de la interacción entre la Universidad y el sector privado.

 

Se adjuntan algunos de los trabajos publicados por el equipo.

 

1.  Soybean hulls, an alternative source of bioactive compounds: Combining pyrolysis with bioguided fractionation

 

*Miembro de la Escuela de Comunicación Estratégica de Rosario y la Red Argentina de Periodismo Científico. Acreditado con la American Association for the Advancement of Science (Science) y la revista Nature.