Del residuo al recurso: la ciencia que convierte subproductos agroalimentarios en bioactivos de alto valor

Cada año, España genera millones de toneladas de pieles, hojas, orujos, semillas y restos de cosecha que durante décadas hemos llamado, sin más, "residuos". Dentro de esa biomasa olvidada se esconden moléculas que valen, en muchos casos, más que el propio cultivo del que proceden: carotenoides, polifenoles, glucosinolatos, terpenos, compuestos azufrados, péptidos bioactivos. La pregunta ya no es si vamos a aprovecharlas. Es cómo, a qué coste y a qué velocidad.

La segunda jornada del ciclo de valorización organizado por la Fundación Grupo Cajamar reunió tres miradas complementarias para responder a esa pregunta: la del laboratorio universitario, la del centro tecnológico de referencia y la de la empresa que ya tiene producto en el mercado. Estos son los aprendizajes técnicos de una sesión que dejó claro que la economía circular agroalimentaria ha dejado de ser una promesa para convertirse en una industria emergente, con tecnologías maduras, casos de éxito en campo y un horizonte regulatorio favorable.

1. El reloj del planeta marca otra hora

Iratxe López de Armentia Vicandi, investigadora senior del área de Alimentación Saludable de Tecnalia, abrió el bloque estratégico recordando por qué este debate ya no admite demora. La superficie agrícola mundial ocupa el 37-38 % de la tierra emergida y ha llegado a su límite de expansión: no hay nuevos suelos donde cultivar. Por su parte, el último informe del Stockholm Resilience Center señala que ya se han superado siete de los nueve límites planetarios críticos, entre ellos el cambio climático y el uso del suelo. El calentamiento global, hoy en 1,42 °C, alcanzará el umbral de 1,5 °C previsiblemente en enero de 2029, y en el sur de Europa el riesgo para la producción de cultivos ya se considera crítico.

A ese cuadro hay que sumar el dato de fondo: en Europa se generan más de 250 millones de toneladas de paja al año y otros 60 millones de toneladas de restos de frutas y verduras. Cada una de esas toneladas es, simultáneamente, un problema ambiental y una materia prima. La conversión de la una en la otra es el reto industrial de la próxima década.

"La estrategia consiste en emplear la tecnología para obtener compuestos de alto valor añadido, ingredientes alimentarios, biomateriales o bioenergía, asegurando siempre la rentabilidad económica"

Del residuo al recurso: oportunidades en la economía circular

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2. La biorrefinería: el arte de no tirar nada

Antes de entrar en las tecnologías concretas, conviene fijar el concepto. Una biorrefinería es a la biomasa lo que una refinería de petróleo es al crudo: una instalación que separa una materia prima compleja en múltiples fracciones, cada una con un destino y un valor distinto. La gran diferencia es que la biorrefinería trabaja con materias primas renovables y, bien diseñada, no genera residuo final.

El principio operativo es lo que se conoce como cascada de valor: dirigir cada fracción al uso de mayor valor que técnica y económicamente sea posible. Quemar para obtener calor es siempre la opción de último recurso; en la cima de la cascada se sitúan los bioactivos puros para farmacia, cuyo precio por kilogramo puede ser miles de veces superior al de la biomasa de origen.

Comprender esta jerarquía es clave porque condiciona el diseño de cualquier proyecto de valorización. Un mismo subproducto, pongamos, una piel de tomate, puede contener simultáneamente licopeno (que va a cosmética o nutracéutica, parte alta de la cascada), fibra dietética (que va a ingrediente alimentario, parte media) y residuo celulósico (que puede acabar como biomaterial o, en último término, como compost). La rentabilidad del proyecto depende de no perder ni una sola de esas fracciones.

3. La revolución silenciosa de la extracción verde

Si la valorización tiene un cuello de botella técnico, ese es la extracción. El Dr. Alfonso Jiménez Migallón, catedrático de Química Analítica e Ingeniería Química de la Universidad de Alicante, dedicó buena parte de su intervención a explicar el cambio de paradigma que vive este campo. La extracción convencional sólido-líquido, el clásico Soxhlet de cualquier laboratorio, exige horas o días de trabajo, consume cantidades enormes de disolventes orgánicos (etanol, hexano, metanol, muchos de ellos tóxicos o caros) y, por encima de todo, degrada por calor las propias moléculas que queremos preservar. Los polifenoles, los carotenoides o los aceites esenciales son especialmente sensibles a la temperatura: lo que entra en el extractor no siempre es lo que sale.

Las tecnologías emergentes, microondas (MAE), ultrasonidos (UAE) y disolventes eutécticos profundos (DES), invierten la ecuación: extraen más, en menos tiempo, con menos disolvente y preservando mejor la integridad química del compuesto.

3.1 Microondas (MAE): calentamiento desde dentro

La extracción asistida por microondas se basa en un principio físico distinto al de cualquier técnica clásica. Un magnetrón emite ondas electromagnéticas que excitan las moléculas polares, principalmente el agua que reside dentro de las células vegetales y las hacen vibrar a alta frecuencia. Esa vibración se convierte en calor desde el interior de la materia prima, no desde fuera como ocurre en un horno convencional. En sistemas cerrados, la presión adicional eleva el punto de ebullición del agua intracelular, que termina por estallar la pared celular desde dentro y liberar los compuestos de interés en cuestión de minutos.

3.2 Ultrasonidos (UAE): cavitación controlada

La extracción asistida por ultrasonidos opera por un mecanismo radicalmente distinto: la cavitación acústica. Las ondas ultrasónicas de alta intensidad propagadas en un líquido generan zonas alternas de compresión y rarefacción. En las zonas de rarefacción se forman microburbujas de vapor que crecen ciclo a ciclo hasta que, en una fase de compresión, colapsan violentamente. El colapso libera una onda de choque que rompe mecánicamente la pared celular y permite que el disolvente penetre hasta el último rincón de la matriz.

Ambas técnicas son complementarias, no excluyentes. De hecho, DOMCA opera ya en España una planta híbrida que combina ultrasonidos y microondas a escala piloto, con capacidad de hasta 120 litros, lo que mejora el rendimiento de los principios activos respecto a cualquiera de las técnicas aisladas.

3.3 Disolventes eutécticos profundos (DES): el 'agua del futuro'

A estas dos tecnologías se está sumando con fuerza una tercera vía: los disolventes eutécticos profundos, mezclas como cloruro de colina con ácido oxálico o láctico que se comportan como líquidos a temperaturas a las que sus componentes serían sólidos. Estos disolventes son atóxicos, biodegradables y, sobre todo, mucho más eficientes que el agua o el etanol para extraer compuestos recalcitrantes como la lignina, un biopolímero estructural especialmente útil para materiales de alto rendimiento mecánico.

El salto cuantitativo es notable: en paja de arroz, los métodos tradicionales rinden menos del 1 % de lignina; aplicando DES, el equipo de Alicante ha logrado un 22,5 %. Es el tipo de mejora que cambia la rentabilidad de un proyecto entero.

4. El laboratorio mediterráneo de la economía circular

Para aterrizar el discurso, el Dr. Jiménez compartió los resultados de un proyecto concluido a finales de 2025 sobre dos cultivos emblemáticos de la Comunidad Valenciana. La chufa, de la que España, concretamente la comarca de l'Horta Nord, es prácticamente el único productor europeo, mueve más de 5 millones de kilos de tubérculo al año. Pero hasta el 70 % del peso original de la planta acaba como residuo: parte queda en campo, parte sale del procesado tras obtener la horchata. En el caso del arroz de l'Albufera, el subproducto representa el 42-43 % de la planta, lo que supone unas 6 toneladas por hectárea y año.

Durante décadas, esos restos se eliminaban por incineración en campo, con la grave polución atmosférica que ello implica y que la Comisión Europea ya ha empezado a limitar. Hoy, los mismos restos se están convirtiendo en compuestos de alto valor.

A partir de la chufa, el grupo de Alicante obtiene extractos ricos en ácido p-cumárico (un polifenol antioxidante muy estable) y nanocristales de celulosa que se incorporan como refuerzo mecánico en materiales de construcción. Con esos mismos materiales se han desarrollado films biodegradables para bandejas de fruta, carne y pescado, con capacidad antioxidante activa: el envase ya no es solo un contenedor pasivo, sino que ayuda a prolongar la vida útil del alimento.

La biodegradabilidad de estos films es espectacular: más del 90 % de pérdida de peso en solo 18 días, muy por encima del listón de la Comisión Europea, que exige menos de seis meses. Por si fuera poco, los mismos subproductos están demostrando capacidad para absorber plomo y cadmio en aguas de uso agrícola, abriendo una vía complementaria de remediación ambiental para zonas con suelos o aguas contaminadas.

Se han desarrollado sistemas que reducen el uso de materias primas, mejoran el impacto ambiental y valorizan residuos agroalimentarios de muy distinto tipo

5. Biorrefinería integral: la cartera de proyectos de Tecnalia

La sostenibilidad real debe ser ambiental, social y económica, los tres pilares, además hay otro factor que muchas veces se pasa por alto: la logística, que puede representar hasta el 90 % del coste total de un proyecto de valorización. La estacionalidad de la materia prima, su elevada humedad (con el consiguiente riesgo de degradación microbiana) y la dispersión geográfica obligan a aplicar tecnologías de estabilización in situ, cuando no a montar plantas móviles que vayan al residuo en lugar de traer el residuo a la planta.

Por eso, en la metodología de Tecnalia el análisis de un nuevo subproducto siempre cubre tres ejes: composición química y aplicaciones potenciales, disponibilidad real (volumen, variabilidad, estacionalidad) y logística completa (distancia, humedad, transporte, almacenamiento). Solo cuando los tres ejes cierran, el proyecto pasa a fase de desarrollo. Adicionalmente, se distingue entre biomasa homogénea, que permite extraer bioactivos de forma directa y heterogénea, que suele requerir una fase previa de estandarización, típicamente vía fermentación anaerobia, antes de afrontar la valorización dirigida.

La cartera de proyectos del centro vasco ilustra hasta dónde se puede llegar cuando se aplica esta visión integral:

• Sector vinícola: junto a Soria Natural, fitocompuestos de vid, bacopa, ginkgo y melisa con efectos neuroprotectores validados en modelos de Alzheimer.
• Hidrólisis enzimática de residuos pesqueros: saborizantes naturales ricos en ácido glutámico y péptidos bioactivos para cosmética.
• Carotenoides por fermentación: uso de la levadura Sporobolomyces roseus para producir antioxidantes y colorantes a partir de melazas residuales.
• Proyecto VOLATILE: conversión de la fracción orgánica de residuos municipales en ácidos grasos volátiles de cadena corta, plataforma de la que se obtienen luego omega-3 y DHA (vía microalgas) y bioplásticos PHA.
• Proyecto MixMatters: una unidad móvil robótica con inteligencia artificial capaz de separar in situ vidrio, metal y plástico de residuos mixtos en mercados mayoristas e invernaderos. Permite recuperar la fracción orgánica con un nivel de pureza apto para valorización biotecnológica.
• Proyectos Bioforalim y Galeus: plataformas digitales con machine learning y sensores de última generación para decidir, en tiempo real, qué ruta de valorización es la más rentable para cada subproducto. Galeus, en colaboración con el grupo Eroski, incorpora trazabilidad completa.

El hilo común de toda esta cartera es la combinación de biotecnología (fermentación, hidrólisis enzimática), química verde (extracción asistida) y digitalización (IA, sensórica, machine learning). Sin las tres patas, la biorrefinería se queda en piloto.

6. Cuando la cebolla protege al olivar

El bloque más práctico de la jornada lo aportó la Dra. Ana Falcón Piñeiro, investigadora de DOMCA, una empresa con más de 50 años de trayectoria, sedes en España y Argentina y presencia en más de 30 países. Su intervención giró en torno a una pregunta urgente: ¿qué hacemos cuando la Unión Europea sigue prohibiendo sustancias químicas sintéticas para proteger los cultivos, mientras el cambio climático altera el patrón de distribución de los patógenos y los productos tradicionales generan resistencias en los hongos y bacterias diana? Una respuesta posible: volver a la naturaleza, pero con tecnología de vanguardia.

6.1 ¿Por qué la cebolla y no el ajo?

Mientras buena parte de la investigación se ha centrado tradicionalmente en el ajo y su famosa alicina, tan eficaz como inestable, ya que se degrada en cuestión de horas a temperatura ambiente formando ajoenos, vinilditiínas y sulfuros de dialilo, DOMCA ha optado por la cebolla. Sus compuestos organosulfurados, principalmente tiosulfinatos y tiosulfonatos, son significativamente más estables y, por tanto, mucho más manejables en campo.

Estos compuestos no preexisten en el bulbo intacto: se forman cuando el tejido sufre daño mecánico (por eso lloramos al cortar la cebolla). El daño activa una enzima, la aliinasa, que transforma los sulfóxidos de cisteína almacenados en moléculas volátiles con propiedades antimicrobianas, antiparasitarias y repelentes. Reproducir y controlar esa reacción a escala industrial es la base de la plataforma tecnológica de DOMCA.

6.2 Resultados en campo

Los ensayos en campo son contundentes:

• Olivar y verticilosis (Verticillium dahliae). En ensayos en Jaén y Córdoba, el extracto de cebolla redujo la población del hongo en suelo en dos unidades logarítmicas (es decir, dividió la carga fúngica por cien) y mitigó los síntomas de la enfermedad, permitiendo que los árboles mantuvieran su productividad. La infección no se eliminó por completo, pero sí se contuvo lo suficiente para que el cultivo fuera económicamente viable.
•  Olivar y Xylella fastidiosa (Proyecto BioVexo). Frente a la amenaza más temida del olivar europeo, el extracto demostró aumentar la apertura estomática del árbol, lo que ayuda a la planta a defenderse del taponamiento vascular característico de la bacteria. Es un mecanismo análogo al que activan los olivos en condiciones de sequía: el extracto, en cierto modo, "entrena" al árbol para resistir.
• Olivos con estrés abiótico. Aplicado por irrigación, el mismo extracto multiplicó el número y la longitud de los brotes, confirmando una dualidad funcional, biocida y bioestimulante, que diferencia este producto de los pesticidas convencionales. Un mismo producto, dos efectos beneficiosos en una sola aplicación.
• Tomate y lechuga (Proyecto Life Aclimate, en colaboración con Fundación Grupo Cajamar). Contra Fusarium oxysporum y Clavibacter, el extracto logró un desarrollo normal de plántulas en suelos altamente infectados, donde el control sin tratamiento mostraba sintomatología severa.

"Se busca una actividad antimicrobiana de amplio espectro, capacidad bioestimulante y repelente. Y, sobre todo, que el producto sea seguro para organismos no diana, sin fitotoxicidad y compatible con la producción ecológica"

6.3 Seguridad para fauna auxiliar y compatibilidad ecológica

Ese último punto es crítico, y es probablemente lo que más diferencia a esta nueva generación de bioproductos respecto a la química convencional. Los ensayos confirmaron que, en las dosis recomendadas (2-5 %), el extracto es seguro para el aplicador y compatible con fauna auxiliar: no afecta significativamente a Nesidiocoris tenuis, el principal enemigo natural utilizado en programas de control biológico en horticultura, ni a los abejorros polinizadores. Es exactamente lo contrario de lo que ofrecen muchos pesticidas químicos recientemente prohibidos por la Unión Europea precisamente por su toxicidad sobre polinizadores.

DOMCA ya cuenta con al menos una referencia comercial certificada para uso en agricultura ecológica, y la mayor parte de sus líneas de I+D actuales están dirigidas a cumplir con esos mismos estándares de sostenibilidad regulatoria.

7. Cuellos de botella reales

La mesa de debate, con la incorporación del Dr. Alberto Baños Arjona (Científico Titular del CSIC y especialista en biotecnología agroalimentaria), permitió poner sobre la mesa los retos pendientes.

7.1 El escalado industrial

El principal freno de MAE y UAE no es técnico sino económico: los equipos industriales son caros (40.000-50.000 € ya en sistemas avanzados de laboratorio, mucho más a escala piloto y comercial). Sin embargo, el bajo coste de mantenimiento y el ahorro recurrente en disolventes, energía y tiempo hacen que se prevea un horizonte de competitividad real en torno a 5 años. En la práctica, escalar de gramos a cientos de kilos exige rediseñar la geometría del reactor (los microondas deben focalizarse de forma homogénea sobre todo el volumen, lo que es trivial a escala laboratorio y complejo a escala industrial), y trabajar con sistemas cerrados a presión para maximizar la eficiencia. La planta híbrida de DOMCA (120 litros) demuestra que el escalado es ya una realidad técnica.

7.2 Insectos como biorrefinerías vivientes

Uno de los puntos más comentados fue el potencial de los insectos como vector de valorización. El Tenebrio molitor (gusano de la harina) y la mosca soldado negra (Hermetia illucens) son capaces de procesar residuos agroalimentarios complejos, incluido el alperujo del olivar, tradicionalmente difícil de valorizar y convertirlos en proteína animal de alta calidad, quitina y quitosano. Este último, derivado desacetilado de la quitina, es especialmente interesante porque ya está reconocido en Europa como "sustancia básica" desde el punto de vista regulatorio. Esto simplifica enormemente su trámite para uso agrícola y le abre la puerta como matriz de soporte para consorcios microbianos (Trichoderma, Bacillus, micorrizas) en programas de gestión integrada de cultivos.

7.3 Aplicación alimentaria de los extractos aliáceas

El uso de extractos de ajo y cebolla como conservantes naturales en estrategias de clean label es una vía con recorrido, pero choca con el fuerte impacto sensorial: el aroma característico es dominante y limita las matrices en las que puede aplicarse. Por eso se están explorando primero matrices afines, salmorejo, guacamole, alioli, donde el perfil de sabor del extracto se integra de forma natural en el conjunto sensorial. En paralelo, se trabaja en estrategias de microencapsulación y formulación para mitigar el aroma sin perder la eficacia antimicrobiana de amplio espectro, lo que abriría el campo a matrices alimentarias mucho más variadas.

7.4 El laberinto regulatorio

Un proyecto de valorización en Europa puede toparse, en función del destino del extracto, con marcos regulatorios muy distintos: Novel Food si va a alimentación humana en formato no tradicional, Reglamento 1223/2009 si va a cosmética, marco fitosanitario europeo si va como producto de protección de cultivos, Reglamento 2019/1009 si se registra como bioestimulante o fertilizante. Cada carril tiene tiempos, exigencias y costes muy diferentes. El consejo recurrente de los ponentes fue claro: definir el carril regulatorio desde el diseño del proceso, no al final. Cambiar de carril a mitad de proyecto puede invalidar buena parte del trabajo experimental ya realizado.

8. Conclusiones de la jornada: cinco lecciones para reflexionar

1. De residuo a recurso, sin matices. La valorización ha dejado de ser una opción ética para convertirse en una exigencia económica, regulatoria y planetaria. Detrás de cada tonelada de subproducto hay moléculas funcionales y mercados por descubrir.
2. La extracción verde es irreversible. Microondas, ultrasonidos y disolventes eutécticos no solo reducen tiempos y energía: protegen la integridad de las moléculas bioactivas, que es lo que finalmente da valor al extracto. El factor crítico ya no es si funcionan, sino cuánto tarda el equipo en amortizarse a escala industrial.
3. Sin datos no hay biorrefinería. La heterogeneidad de los subproductos exige machine learning, sensórica avanzada e inteligencia artificial para decidir, lote a lote, cuál es la ruta de valorización más rentable. Los proyectos sin capa digital se quedan en piloto.
4. . El éxito comercial de los extractos de aliáceas reside en que actúan a la vez como agentes de control fitosanitario y como bioestimulantes, respetando además la fauna auxiliar. La frontera ya no está en hacer lo mismo que la química de síntesis, sino en hacer lo que ella no puede hacer.
5. La logística manda. Cualquier proyecto serio de valorización debe nacer de un análisis logístico profundo. Las unidades móviles de procesado y las industrias de proximidad no son un lujo: son la condición para que la economía circular sea económicamente viable, especialmente cuando la materia prima tiene mucho volumen, mucha humedad y poca durabilidad.

9. Y ahora, ¿qué? Tres pasos antes de invertir

asdLa pregunta de cierre de la jornada fue formulada en términos prácticos: si una cooperativa o industria agroalimentaria llegara mañana con un subproducto concreto sobre la mesa, ¿cuáles serían los primeros pasos antes de invertir en infraestructura de extracción? Los ponentes coincidieron en tres recomendaciones:

• Caracterizar bien la materia prima, no solo en composición química media sino en variabilidad real entre campañas, variedades y manejo agronómico. Sin reproducibilidad de la materia prima, no hay reproducibilidad del producto final.
• Definir el carril regulatorio y el mercado objetivo antes de la tecnología. Es más fácil ajustar el proceso al producto que al revés. Un mismo extracto puede valer 10 € o 10.000 € por kilogramo en función del carril por el que se comercialice.
• Analizar la logística completa (volumen, humedad, estacionalidad, distancia al centro de proceso) en paralelo a la analítica química. La logística decide qué TRL es alcanzable con qué inversión.

La segunda jornada del ciclo dejó una imagen nítida: España tiene la materia prima, los grupos de investigación, los centros tecnológicos y las empresas necesarios para liderar el negocio europeo de los bioactivos y bioproductos agroalimentarios. Lo que está en juego no es un nicho. Es una redefinición del propio sector agroalimentario, en la que el campo deja de ser solo proveedor de alimentos para convertirse, además, en proveedor de moléculas, materiales y soluciones para la nutracéutica, la cosmética, la farmacia, la agricultura del futuro y la ciencia de materiales.

Devolver al campo lo que del campo procede, en forma de bioestimulantes, biopesticidas o biomateriales, es probablemente, el círculo más virtuoso que la innovación agroalimentaria puede cerrar en esta década. La ciencia ya ha hecho su parte. La industria está en marcha. El siguiente eslabón es la cooperación entre cooperativas, empresas, administración y financiación. Fundación Grupo Cajamar está, precisamente, para eso.