Actualmente, la generación de residuos de la industria alimentaria supone un problema ambiental y económico en aumento. La valorización de estos residuos surge como una solución clave, transformando subproductos en biocombustibles, biopolímeros, biofertilizantes y enzimas, impulsando la economía circular. Desde 1995, las investigaciones en este campo han crecido exponencialmente, con Europa, Brasil, India y China liderando en publicaciones. En los últimos cinco años, España se ha posicionado como actor principal en proyectos financiados por la UE. Además, se han registrado miles de patentes en este campo, con China a la cabeza. La gestión eficiente de residuos es esencial para la sostenibilidad del sector alimentario.
La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estima que alrededor de un tercio de los productos alimentarios producidos mundialmente se desperdician cada año, lo que representa un desafío significativo en términos ambientales y económicos. Este desperdicio incluye tanto alimentos comestibles como partes no comestibles que terminan como residuos.
La valorización de residuos ha surgido como una estrategia clave para transformar estos subproductos en recursos útiles, minimizando el impacto ambiental y favoreciendo la economía circular.
Sin embargo, estos residuos pueden reutilizarse para obtener productos de alto valor añadido, como polisacáridos, aceites esenciales, fibra dietética y pigmentos, entre otros. Con la proyección de un aumento de 38 millones de toneladas en los residuos urbanos de alimentos para 2025, la gestión inadecuada de estos residuos tendrá un impacto ambiental cada vez mayor, contribuyendo al cambio climático, al generar emisiones de metano, y a la contaminación del agua. Este fenómeno representa el 6,8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero y la pérdida de 250 mil millones de litros de agua al año.
La industria de bebidas genera, aproximadamente, el 26% de los residuos alimentarios, seguida por los productos lácteos (21%), las frutas y verduras (15%), los cereales (13%), el procesamiento de carne (8%), los aceites (4%) y los productos pesqueros (0,5%). Ante este panorama, la valorización de residuos ha surgido como una estrategia clave para transformar estos subproductos en recursos útiles, minimizando el impacto ambiental y favoreciendo la economía circular. Este enfoque no solo optimiza los procesos industriales, sino que también ofrece nuevas oportunidades de desarrollo de productos innovadores, como biocombustibles, biopolímeros, biofertilizantes, enzimas y prebióticos, lo que contribuye a la sostenibilidad del sector alimentario y agrícola
El aumento en los costes de la energía y la disminución de las reservas de combustibles fósiles han impulsado el interés en utilizar residuos alimentarios como fuente de biocombustibles. Subproductos ricos en carbohidratos, como la paja de arroz, el bagazo de caña de azúcar y la cáscara de trigo, se han identificado como sustratos prometedores. La digestión anaeróbica convierte estos residuos en biogás, produciendo metano a través de procesos microbianos. Además, residuos como las cáscaras de cítricos, patata y posos de café se usan para la producción de bioalcoholes, como el bioetanol, a través de fermentación integrada (SSFR). También, la producción de biohidrógeno ha emergido como una vía prometedora mediante fermentación oscura, combinada con procesos de pretratamiento y técnicas de fermentación secuencial.
Los procesos termoquímicos, como la incineración y pirólisis, se utilizan para producir bioaceite y biochar. Estos procesos pueden reducir los residuos alimentarios entre un 80% y un 85%, generando energía útil. En particular, el proceso de pirólisis a diferentes temperaturas permite producir diferentes rendimientos de bioaceite y biochar, dependiendo de las condiciones operativas y del tipo de residuo. Por otro lado, los biopolímeros derivados de los residuos alimentarios ofrecen alternativas sostenibles para la producción de materiales, utilizando los componentes orgánicos de los residuos, como carbohidratos (celulosa, almidón y quitina), proteínas (queratina y caseína) y lípidos. Estos biopolímeros tienen aplicaciones en el tratamiento de aguas y fabricación de bioplásticos, envases comestibles y productos industriales.
El aumento en los costes de la energía y la disminución de las reservas de combustibles fósiles han impulsado el interés en utilizar residuos alimentarios como fuente de biocombustibles.
La recuperación de enzimas a partir de residuos alimentarios también se está posicionando como una tecnología emergente. Subproductos como el salvado de trigo y las cáscaras de cítricos sirven como sustrato para la producción de enzimas, que son esenciales en sectores como el procesamiento de alimentos, la fermentación y la producción de biopolímeros. Además, los residuos alimentarios se pueden utilizar para la obtención de ácidos orgánicos, como el ácido cítrico, a través de la fermentación, con microorganismos como Aspergillus niger. Los residuos también se pueden convertir en biofertilizantes mediante compostaje o degradación aeróbica, lo que contribuye a la mejora de los suelos y apoya prácticas agrícolas sostenibles.
La creciente demanda de tecnologías para el tratamiento de aguas destaca el potencial de los bioadsorbentes derivados de residuos alimentarios y agroindustriales. Materiales como cáscaras de plátano o pomelo pueden ser tratados químicamente para mejorar sus propiedades de adsorción, pemitiendo la eliminación eficiente de contaminantes, como metales pesados, en aguas residuales. Finalmente, los residuos alimentarios también son una rica fuente de prebióticos, compuestos no digeribles que favorecen la salud intestinal. El bioprocesamiento de residuos alimentarios como el suero de leche y el bagazo de caña de azúcar produce prebióticos con aplicaciones en la creciente industria de alimentos funcionales.
Con el objetivo de conocer el estado actual de las investigaciones científicas en este campo, se llevó a cabo un análisis de los artículos publicados en la colección principal de la base de datos Web of Science. Para ello, se diseñaron ecuaciones de búsqueda específicas que permitieron recopilar la información relevante.
Los resultados revelaron la existencia de aproximadamente 23.400 publicaciones a nivel mundial, lo que evidencia el gran interés en esta tecnología. Europa contribuye con el 42,6% del total de publicaciones. Los primeros artículos en este ámbito se publicaron en 1995 y, desde entonces, la actividad investigadora ha crecido de manera exponencial. De hecho, en los últimos cinco años (de enero de 2020 a diciembre de 2024), se ha generado el 52,6% de los artículos, lo que constituye la base del análisis posterior.
En Europa la valorización de los residuos procedentes de la industria alimentaria se ha convertido en una de las áreas más relevantes y en continuo desarrollo.
En este período, Brasil lidera la producción científica con un 14,7% de las publicaciones, seguido de India (11,6%), China (10,7%), España (9,4%), Italia (8,0%), México (5,1%), Portugal (4,8%), EE.UU. (4,6%), Malasia (3,5%) y Polonia (3,3%). Con este porcentaje, España se consolida como el país europeo con mayor contribución en la investigación.
En Europa, otros países con una contribución significativa, superior al 2% del total de publicaciones en este período (>250 publicaciones), son Reino Unido (2,3%), Grecia (2,3%), Francia (2,3%) y Alemania (2,1%).
En relación a las áreas de investigación de las publicaciones, según la clasificación de Web of Science, cabe señalar que el 9,0% se enmarcan en el área de “Energía y combustibles”, el 6,1% en la de “Ciencia de los materiales” y el 4,1% en la de “Ciencia de polímeros”. Otras áreas destacadas incluyen “Dietética y nutrición” (3,1%), “Ciencias veterinarias” (2,0%), “Recursos hídricos” (1,9%), “Farmacología y farmacia” (1,9%) y “Ciencia de las plantas” (1,8%).
Las instituciones más relevantes en términos de publicaciones durante el período analizado se mencionan a continuación. Es importante destacar que son numerosas y no existe un líder destacado. Encabezando la lista se encuentra el Egyptian Knowledge Bank (EKB, Egipto) con el 2,6% de los artículos, seguido de la Universidad de São Paulo (Brasil) con un 1,6% y la Universidad Estadual de Campinas (Brasil) con un 1,5%.
A continuación, se sitúan el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC, España) con un 1,4%, el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET, Argentina) con un 1,3%, y el National Institute of Technology (NIT System, India) con un 1,1%.
Con una contribución del 1,0% (aproximadamente 125 publicaciones), se encuentran el Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR, Italia), la Universidad de Oporto (Portugal), el Council of Scientific and Industrial Research (CSIR, India) y la Universidad Estadual Paulista (Brasil).
Otras instituciones europeas con una contribución superior al 0,5% incluyen universidades e institutos de España, Italia, Portugal y Francia, como la Universidad de Vigo (España), la Universidad de Nápoles Federico II (Italia), la Universidad de Miño (Portugal) y el CNRS (Francia), entre otras.
Los resultados anteriores muestran que, en Europa, la valorización de los residuos procedentes de la industria alimentaria se ha convertido en una de las áreas más relevantes y en continuo desarrollo. Con el objetivo de fomentar la sostenibilidad y la economía circular, la Unión Europea (UE) promueve activamente la investigación en este campo mediante programas como Horizonte 2020 y Horizonte Europa. Estos programas proporcionan financiación a iniciativas orientadas a la innovación en la gestión de estos residuos. Entre enero de 2020 y diciembre de 2024, la UE ha destinado un total de 241,17 millones de euros para financiar 53 proyectos. Actualmente, el 62% de estos proyectos se encuentran en fase de ejecución.
España destaca como el país con mayor participación en este ámbito, involucrándose en el 77,4% de los proyectos. Le siguen Italia, Alemania, Bélgica y Francia, con tasas de participación del 54,7%, 50,9%, 32,1% y 26,4%, respectivamente. Además, las empresas españolas son las principales coordinadoras de estos proyectos, un 51,1% del total, muy por delante de las italianas, situadas en segundo lugar, que coordinan el 13,2%.
La Tabla 1 recoge los proyectos en curso que cuentan con participación de entidades españolas, clasificados según el programa de financiación y por fecha creciente de finalización. Las principales son la empresa Acondicionamiento Tarrasense, el CSIC y la Asociación de Investigación de Materiales Plásticos y Conexas (AIMPLAS), participando en cinco proyectos. Idener Research & Development participa en cuatro proyectos, así como la Asociación Nacional de Fabricantes de Conservas de Pescados y Mariscos-Centro Técnico Nacional de Conservación de Productos de la Pesca, Natac Biotech y la Universidad de Valladolid intervienen en tres.
En lo que se refiere a desarrollo tecnológico e innovación, según los resultados obtenidos a partir de las búsquedas realizadas en la base de datos de la oficina de proyectos europeos (EPO), se publicaron alrededor de 3.000 nuevas familias de patente a nivel mundial en el periodo estudiado. Éstas dieron lugar a 4.000 solicitudes de patente, lo que indica que muchas de estas invenciones se protegieron en múltiples jurisdicciones. En la Tabla 2 se recogen algunos ejemplos se patentes solicitadas por entidades españolas.
En cuanto a la distribución geográfica de las solicitudes de patente, el líder indiscutible es China donde se solicitó el 58,3%. Le sigue Corea del Sur donde se solicitó un 11,2%. El 8,5% de las solicitudes se presentaron mediante la vía internacional, mientras que sólo un 4,5% optaron por la vía europea. Dentro de Europa, los países con mayor volumen de solicitudes son Rumanía (0,7%), Alemania (0,5 %), Italia (0,4%) y España (0,4%).
en países europeos, éstas pertenecen mayoritariamente a entidades europeas. Las empresas alemanas, rumanas y españolas son las más destacadas, con el 18,1%, 8,8% y 8,8% de las solicitudes, respectivamente. A continuación, se encuentran las empresas italianas, portuguesas y francesas, con un 5,0%, 4,4% y 4,4%, respectivamente. Entre los solicitantes no europeos destacan las entidades estadounidenses, las cuales representan el 9,4% de las solicitudes.
Entre las principales empresas europeas operando en ámbito local cabe destacar la alemana Herbstreith & Fox, con 18 familias de patente. Le siguen el National Institute for Research & Development in Chemistry and Petrochemistry de Rumanía y la multinacional cervecera Anheuser-Busch InBev, con sede en Bélgica, ambas con 5 familias de patente. Con 4 familias de patente se encuentran la Universidad Ștefan cel Mare de Suceava en Rumanía, la empresa Biobo en Alemania y el grupo francés Avril.
La combinación de investigación, innovación y apoyo institucional permitirá seguir desarrollando soluciones sostenibles que impulsen la economía circular y reduzcan el desperdicio global.
Dentro del contexto español, el CSIC se distingue con 5 familias de patente, seguido de la Universidad de Sevilla con 4. A continuación, se encuentran la Universidad de Alicante, la Universidad de Almería, la Universidad de Córdoba, la Universidad de Granada y la Universidad Pablo de Olavide, todas ellas con 2 familias de patente.
Estas entidades desarrollan sus actividades de investigación en campos relacionados con el tratamiento de los subproductos generados en la industria olivarera, en la industria del café, en la industria cervecera, en la industria del tomate, etc.
En definitiva, el avance en la valorización de residuos de la industria alimentaria es clave para mitigar el impacto ambiental y optimizar los recursos disponibles. La combinación de investigación, innovación y apoyo institucional permitirá seguir desarrollando soluciones sostenibles que impulsen la economía circular y reduzcan el desperdicio global.
Un artículo de Mª José Cuesta Santianes y Marta Pérez Martínez, investigadoras en la Unidad de Inteligencia y Prospectiva del CIEMAT.
Fuentes: S.A. Ansari, Journal of Environmental Management 364 (2024)
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