Ciencia

Del dulce jugo de la caña de azúcar (Saccharum officinarum) se extraen productos de reconocido valor: azúcar, etanol, panela, melazas y —hay que decirlo— ron. El primer subproducto del procesamiento de la caña, el bagazo, se usa a menudo como enmienda para suelos, estabilizador de compost o en la industria de cartón, pero podría tener usos con mucho más valor.

Catalina Arroyave, bióloga egresada de la Alma Máter, trabajó durante años con la detección de metales pesados en pastos del género Brachiaria, línea en la que hizo también su maestría y un destacado doctorado en la Universidad Autónoma de Barcelona —UAB—. 

Su otra línea fuerte de investigación ha sido el aprovechamiento de residuos orgánicos para generar energía y sustancias útiles. En esa línea, Catalina, traída por el programa Es tiempo de volver, bajo la figura de posdoctorado, se unió al Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares —GIEM—.

Allí, Catalina desarrolla un proyecto que busca un aprovechamiento total del bagazo de caña, ni más ni menos que para generar unas de las sustancias más costosas y útiles para la industria: enzimas. “Diseñamos un biorreactor para la producción de enzimas a partir de bagazo de caña como sustrato”, indica la investigadora. 

¿Cómo se hace esto? “El bagazo está compuesto principalmente por fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina, que en teoría pueden ser separadas”, explica Catalina. La celulosa  conforma las paredes celulares de los vegetales y es el carbohidrato más abundante del Planeta. 

La celulosa es una cadena de azúcares, y para separarlos existe un proceso llamado hidrólisis. Eso lo hace muy bien una enzima, la celulasa: toma una molécula de agua y la usa para romper los enlaces del polímero (cadena de moléculas) y generar moléculas de D-glucosa, mucho más fáciles de usar como fuente de energía.

Ahora bien: hay un género de hongos, Trichoderma, que cuando se asienta en la celulosa produce enzimas hidrolíticas, es decir, que llevan a cabo la hidrólisis. Después de hacer su trabajo, esas enzimas pueden seguir activas, por lo que son aprovechables en la industria.

Por ejemplo, la celulasa es importante para industrias como la del papel o la alimenticia. Producirla es costoso y complicado. Y ahí entra el biorreactor del GIEM: si todo sale bien, podría generarse celulasas y otras enzimas de calidad, a la vez que se aprovecha más el bagazo, pues como dice Catalina “la filosofía del grupo es el reciclaje de materia orgánica. Así, el bagazo ya no es desecho y pasa a ser materia prima para producir elementos especializados y costosos”.

“También queremos analizar el residuo que queda como enmienda para suelos; además, este residuo contendría esporas de Trichoderma, hongo utilizado para control biológico, pues es un hongo antagonista que combate otros hongos nocivos para las plantas”, añade Catalina. “Examinaremos los lixiviados donde están las enzimas; queremos ver si tienen algún impacto en los linfocitos humanos. Las sustancias que se están generando pueden influir en el hongo para que sea más productivo, pero queremos garantizar que no haya toxicidad”. 

La biorrefinería de Frontino como laboratorio

Una idea del proyecto es aprovechar la biorrefinería de Frontino, planta piloto construida por el Gobierno Nacional en 2010 para generar biocombustible pero que por motivos logísticos, económicos y políticos, quedó durante años como enorme elefante blanco. El año pasado, Nación y Departamento se la encargaron a la Universidad de Antioquia, que la está convirtiendo en un laboratorio experimental sobre biocombustibles y biotecnología. 

El proyecto de Catalina es parte del esfuerzo del GIEM para a provechar esta infraestructura y potenciar la ciencia en las regiones. “Los productores de caña de Frontino tienen muchas expectativas y están bastante abiertos a que se haga investigación, pues ellos quieren sacar un producto de alta calidad para poder competir en el mercado exterior”, comenta Catalina. 

Por esta conjunción de ciencia y tecnología, en la investigación también participa el grupo de Bioprocesos, de la Facultad de Ingeniería, coordinado por la profesora Mariana Peñuela, que es coinvestigadora del proyecto junto con Catalina y con el profesor Carlos Alberto Peláez del GIEM. 
También participan Daniel Orozco López, químico que cursa la maestría en Ingeniería, y Jéssica Sepúlveda, del pregrado de Biología, que estará en la parte de citotoxicidad.

Equipaje de saberes

De la Universidad Autónoma de Barcelona, Catalina trajo muchas cosas, y quizás las más importante son las relaciones. “Charlotte Poschenrieder, mi tutora en la UAB, ya está en contacto con el profesor Peláez y participa en el comité tutorial de una de las estudiantes doctorales del GIEM”. 

Los protocolos que Catalina aprendió en la UAB, así como en su estancia de investigación en la Universidad de Missouri,  pueden ser aplicados en el GIEM, donde tienen los equipos. “El grupo es muy diversificado y trabaja también en agricultura, le he podido colaborar al profesor Peláez con la cotutoria de estudiantes en esa línea”, comenta la investigadora. 

“El profesor Peláez me da mucha libertad para dar ideas y, si son viables, materializarlas. En otras universidades el posdoctorando se limita a hacer una función asignada; acá las ideas son aprovechadas y consideradas”, complementa.

En Colombia, Catalina encontró deficiencias que limitan la investigación, especialmente la burocracia y demora en los procesos de adquisición de elementos: “En Barcelona o en Estados Unidos yo pedía un reactivo y demoraba máximo 8 días; acá demora hasta 8 meses”. Y, claro, también está la limitación en recursos que afecta a toda la ciencia nacional. 

Aun con estas limitaciones, el balance es muy positivo. Catalina volvió a su Alma Máter con el objetivo de sacar el más dulce provecho a la caña: convertir los subproductos en materia prima, un compromiso con el ambiente y el desarrollo. Y también quisiera transmitir su experiencia a nuevas generaciones de investigadores. “Me gustaría quedarme acá como profesora, pues me gusta tanto la parte de docencia como la de investigación”, afirma.