El cultivo de banano genera grandes cantidades de biomasa residual. En Ecuador, uno de los mayores productores de esta fruta en el mundo, alcanza aproximadamente 2,65 millones de toneladas al año.
Entre esta biomasa se incluyen las hojas de la planta, que tradicionalmente se dejan en el suelo de la finca para que se descompongan y en ocasiones se utilizan como envases para alimentos.
Sin embargo, las hojas de banano pueden convertirse en un valioso recurso. Mediante un modelo de bioeconomía circular, pueden aprovecharse de forma sostenible para crear nuevas oportunidades de empleo y mejorar la seguridad alimentaria.
Producción de compuestos de alto valor
En la actualidad, se exploran nuevas formas de aprovechar esta biomasa residual como fuente de carbono en procesos biológicos, por ejemplo, en la producción de bioenergía.
Recientes investigaciones revelan que el jugo extraído de las hojas de banano contiene cantidades significativas de glucosa (18,9 g/L), sacarosa (13,29 g/L) y fructosa (15,63 g/L), lo que lo convierte en una opción ideal para generar bioetanol, con un rendimiento teórico del 65 %.
Además, se ha demostrado que el extracto de hoja de banano puede ser utilizado en la producción de lipasas –enzimas encargadas de la degradación de los lípidos– para uso industrial.
Estos descubrimientos apuntan a las hojas de banano como una alternativa prometedora en la búsqueda de compuestos sostenibles, como la nanocelulosa bacteriana.
¿Qué es la nanocelulosa bacteriana?
La nanocelulosa bacteriana, también conocida como celulosa microbiana, es un material natural y biodegradable producido por bacterias como Gluconacetobacter xylinus o Acetobacter xylinum. Con un diámetro de 20 a 100 nanómetros, su tamaño es increíblemente pequeño.
Aunque comparte una estructura molecular similar a la celulosa vegetal, su distintiva estructura nanofibrilar cristalina le otorga una amplia superficie para retener líquidos.
Gracias a su versatilidad, biocompatibilidad, alta capacidad de retención de agua y resistencia mecánica en estado húmedo, la nanocelulosa bacteriana es ideal para su aplicación en el cuidado de heridas. Además, se ha propuesto su uso en la producción de andamios y aplicaciones transdérmicas, así como en sistemas de administración de fármacos como excipiente farmacéutico.
Este material de origen bacteriano ofrece una amplia variedad de aplicaciones y puede producirse de manera sostenible y económica utilizando biomasa agrícola residual como fuente de carbono. Por ejemplo, hojas de banano.
Las bacterias y levaduras de la kombucha
Las hojas de banano contienen azúcares fermentables que se pueden utilizar como fuente de carbono en procesos biológicos de fermentación. Para ello, se trituran las hojas de banano para obtener un líquido rico en azúcares fermentables.
Este líquido se trata y se utiliza como fuente de carbono para elaborar un medio fermentado que se inocula con un cultivo iniciador, conocido como SCOBY (siglas en inglés de cultivo simbiótico de bacterias y levaduras).
El SCOBY es un consorcio microbiano que incluye levaduras, bacterias del ácido acético y bacterias del ácido láctico. Se utiliza comúnmente para preparar el té de kombucha, una bebida fermentada de origen asiático que se ha vuelto popular en todo el mundo debido a sus propiedades nutricionales.
Durante la fermentación del té de kombucha, en la superficie del líquido se forma una biopelícula conocida como “hongo del té”, que contiene nanocelulosa bacteriana. Esta biopelícula se puede recolectar y tratar para obtener este compuesto en estado puro.
De esta manera, las hojas de banano pueden utilizarse como fuente de carbono para la producción de nanocelulosa bacteriana a través del proceso de fermentación con el SCOBY.
Barreras a su desarrollo
Sin embargo, existen diversas barreras que limitan el desarrollo de la valorización de la biomasa residual a través de procesos basados en la biología.
Una de las principales barreras es el alto costo de producción en comparación con los productos obtenidos del petróleo. Además, la calidad y composición física, estructural y química de la biomasa pueden afectar significativamente la operación de una biorrefinería, tanto técnicamente como económicamente.
Aún no se comprende completamente el impacto que estas variables tienen sobre el rendimiento de azúcares fermentables extraídos de las hojas de banano.
Claves para conservar las hojas de banano
Con el objetivo de analizar los factores que influyen en la concentración de azúcares reductores en el extracto de la hoja de banano, llevamos a cabo un estudio en el que se seleccionamos y clasificamos las hojas de banano en base a diferentes parámetros, como la ubicación de la finca, el tiempo transcurrido desde la cosecha, el peso y el tamaño de la hoja, entre otros.
Posteriormente, se realizó el proceso de extracción y se midieron variables como el volumen de extracto, el rendimiento de extracto de hoja de banano por unidad de masa foliar y la concentración de azúcares reductores.
Los resultados obtenidos indican que a medida que aumenta el tiempo de almacenamiento de las hojas de banano, varían sus características físicas y se producen pérdidas en el rendimiento de azúcares fermentables del extracto.
Nuestro estudio proporciona información valiosa sobre cómo almacenar las hojas de banano para evitar pérdidas en el rendimiento del jugo y sirve como base para demostrar la aplicación sostenible de los azúcares fermentables presentes en el jugo para obtener nanocelulosa bacteriana.
Esta información es relevante para futuras investigaciones centradas en optimizar la biorrefinería a partir del uso de la hoja de banano como materia prima para procesos biológicos sostenibles.