iD-Speech: “Quitosano la macromolécula con grandes beneficios”

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Charla: Andrés Achig, Químico graduado de la Universidad Central del Ecuador, actual analista en  LABIOTEC S.A. (Laboratorio Biotecnológico Ambiental) y ex-miembro del laboratorio de la Escuela Politécnica Nacional.

TXT: Erick Velasteguí

“En los momentos de crisis, solo la imaginación es más importante que el conocimiento”

Albert Einstein

Desde nanotecnología, pasando por terapia anticoagulante, hasta el “plástico” de siguiente generación, el quitosano promete ser uno de los materiales clave en la industria alimenticia, médica y de consumo masivo del futuro. Posee particularidades químicas y físicas que han despertado el interés científico en las últimas décadas, pero quizás su característica más atrayente sea la cantidad disponible y la relativa facilidad de obtención del mismo, al ser un sub-producto de la segunda macromolécula biológica más abundante del planeta.

Nuestra red de divulgación científica iD-Speech motivada una vez más por llegar a más entusiastas de la ciencia y generar un amplio impacto entre la comunidad científica nacional e internacional, tuvo el agrado de presentar al Químico ecuatoriano Andrés Achig, quien nos habló sobre el quitosano, un compuesto químico con propiedades y beneficios alucinantes.

Pero… ¿Qué es el Quitosano?

La poli (D-glucosamina) o quitosano es una macromolécula de origen natural; sin embargo, para su obtención es necesario modificar un compuesto denominado quitina mediante métodos químicos o enzimáticos. La quitina, siendo el segundo biopolímero más abundante de la naturaleza solo por detrás de la celulosa, es conocida por estar presente en artrópodos, particularmente en su exoesqueleto, atribuyéndoles la dureza y resistencia necesaria; también se la ha identificado en la membrana de varios hongos y bacterias.

Se ha planteado la utilización del quitosano debido a la facilidad que posee para disolverse en presencia de ácidos. Esta cualidad resolvería el cuestionamiento de qué hacer con los plásticos de uso único y que son de difícil o costoso tratamiento [2].

¿Qué es un Biopolímero?

Se denomina biopolímero a cualquier macromolécula que se haya originado a partir de una síntesis biológica y que no pueda encontrarse en ambientes exentos de vida. 

Con la notable preocupación por el consumo desmedido de polímeros sintéticos en el último siglo (por ejemplo, 500 billones de bolsas plásticas en el mundo al año) ha surgido un notable interés en encontrar alternativas biodegradables y de bajo costo que reemplacen a estos derivados de petróleo, es ahí donde empezaron a destacar los biopolímeros, en especial aquellos que se encuentran en cantidades tan significativas como la quitina, con el fin de satisfacer el consumo humano [1].

¿Cómo transformar Quitina en Quitosano?

Como ya se mencionó, la quitina se encuentra en todo el exoesqueleto de artrópodos, en hongos, bacterias, entre otros.  A partir de esta “fuente biológica” y dado que los organismos están conformados además por una amplia variedad de compuestos orgánicos, es necesario separar la quitina del resto de ellos. Con este objetivo se “desproteiniza” y “desmineraliza” el exoesqueleto con hidróxido de sodio (NaOH) y ácidos (fosfórico y clorhídrico), respectivamente.

La quitina obtenida de este proceso puede tener una apariencia blanca-rosácea u otra tonalidad en función del color de organismo de origen. Se puede utilizar algún tipo de alcohol para remover esta coloración.

Por último, se puede emplear métodos enzimáticos (quitina desacetilasa) o químicos (NaOH 30%) para remover grupos acetilos de la quitina y obtener finalmente el quitosano. Lo ideal sería emplear la enzima para obtener quitina pura (quitano); sin embargo, esto eleva los costos de manera considerable por lo que el tratamiento químico suele ser el preferido por viabilidad de producción [3].

Usos del Quitosano

  • Nanotecnología: El quitosano posee una carga positiva y una capacidad de fragmentación de macromolécula a micromolécula relativamente sencilla en presencia de ácidos, permitiendo formar nanopartículas de quitosano. Estas nanopartículas poseen la capacidad de encapsular compuestos como: principios activos, colorantes, etc., sin perder sus propiedades iniciales de interés.
  • Medicina: Se utiliza como pro-coagulante en vendajes especiales y diseñados para evitar hemorragias.
  • Agricultura: Tratamiento en plantas infectadas con hongos. Se lo considera un método orgánico sin impacto en el ecosistema.
  • Industria alimenticia: Agente coagulante para la caseína de la leche en la producción de queso.
  • Tratamiento de aguas: Ayuda a eliminar partículas en suspensión de aguas residuales en procesos de filtración y depuración por sus cualidades floculantes [1, 2].

Por todo lo mencionado, resulta obvio cuestionarse por qué existiendo materiales como el quitosano con propiedades biodegradables y estructurales tan atractivas, no se han utilizado o generalizado en la actualidad, aun a sabiendas del desequilibrio ecológico que causa nuestro hábito de consumo de plásticos. La respuesta es y siempre se resumirá en “DINERO”, pues siempre resultará un par de centavos más barato generar un polímero derivado de petróleo, que uno biodegradable. 

Pese a lo poco optimista de mi afirmación, es reconfortante reconocer que nuevas generaciones de entusiastas de la ciencia como Andrés Achig, trabajan en nuevas soluciones, valiéndose de métodos innovadores que podrían cambiar no solo nuestras costumbres de consumo sino más bien nuestra capacidad de ver mucho más allá. Donde unos ven un desecho como la cáscara de camarón otros ven el biopolímero del futuro, un futuro del que no podemos presidir más, ya que las consecuencias de nuestro desinterés en generar hábitos ecológicos, ya las podemos sentir hoy en nuestro día a día tan solo con mirar el clima y nuestra salud.

Referencias:

  1. Brito, G. F. (2011). Biopolímeros, polímeros biodegradáveis e polímeros Verdes. Parabia- Brasil: Universidade Federal de Campina Grande.
  1. Mármol, Z. (2011). Quitina y quitosano polímeros amigables. Una revisión de sus aplicaciones. Zulia Venezuela: Escuela de Ingeniería Química. Facultad de Ingeniería. Universidad Rafael Urdaneta.
  1. Valero-Valdivieso, M. (2013). Biopolymers: progress and prospects. Cundinamarca Colombia: Universidad de la Sabana.

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