Implementan una nueva metodología para la tinción textil utilizando colorantes naturales procedentes de algas

Investigadores de la Escuela Politécnica Superior de Linares (EPSL) de la Universidad de Jaén, pertenecientes al Departamento de Química Física y Analítica, junto con colaboradores del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería, han desarrollado una nueva metodología para obtener, en la media y gran escala de producción, biomoléculas con capacidad colorante, antioxidante y antimicrobiana procedentes de algas marinas, que poseen un gran potencial de utilización en sectores industriales como los de la alimentación, cosmética, agricultura e industria textil.

La creciente demanda de productos sostenibles y de base biológica ha reforzado el interés en las algas como organismos eficientes para la producción de compuestos de alto valor con un impacto ambiental reducido. Estos organismos convierten el dióxido de carbono en biomasa mientras crecen en tierras no cultivables y utilizan corrientes de agua salina o residual, ofreciendo ventajas sobre los cultivos terrestres.

De izquierda a derecha, los miembros de la EPS de Linares integrantes del proyecto María del Carmen Murillo (investigador post-doctoral), Ruperto Bermejo (responsable del proyecto-EPSL) y María del Carmen Hurtado (investigadora pre-doctoral).

Entre los metabolitos producidos, los pigmentos han atraído especial atención debido a sus aplicaciones en alimentación, cosmética, farmacia y tinción textil, junto con sus bioactividades asociadas, como efectos antioxidantes, antiinflamatorios y antimicrobianos. “Las preferencias de los consumidores y las tendencias regulatorias favorecen cada vez más los colorantes naturales frente a los colorantes sintéticos, impulsadas por preocupaciones relacionadas con la toxicidad, la persistencia ambiental y la contaminación de las aguas residuales. Si bien esta transición está bien consolidada en productos alimentarios y de cuidado personal, también está ganando impulso en el sector textil, donde los colorantes sintéticos son responsables de un consumo significativo de productos químicos y del vertido de efluentes coloreados. Aunque los colorantes naturales no pueden reemplazar a los sintéticos a la escala requerida para la producción textil global, representan una alternativa viable para segmentos de mercado específicos alineados con la sostenibilidad, el etiquetado ecológico y los principios de la economía circular”, explica el investigador de la EPS de Linares responsable del proyecto, Ruperto Bermejo.

Entre los pigmentos azules naturales, la ficocianina (C-PC) es una de las ficobiliproteínas más valiosas, es un complejo pigmento-proteína soluble en agua que participa en la captación de luz en algas, caracterizado por un color azul intenso y una gama de bioactividades que incluyen propiedades antioxidantes, antitumorales y antimicrobianas. Su uso comercial como colorante alimentario e ingrediente nutracéutico está bien establecido y se espera que el mercado global crezca de forma constante debido a las tendencias de ingredientes naturales y etiquetas limpias (clean-label).

Por lo que respecta a la tinción textil, representa un dominio de aplicación particularmente relevante para este colorante, ya que requiere umbrales de pureza más bajos que los usos farmacéuticos y cosméticos, ofreciendo una vía para valorizar extractos de pigmentos no aptos para mercados de alta gama. Los colorantes naturales generalmente requieren mordientes para fijar el color en las fibras textiles, pero ofrecen ventajas en términos de biodegradabilidad y reducción de la toxicidad ambiental. En este contexto, existe una clara necesidad de procesos integrados de baja complejidad que permitan la recuperación de C-PC con suficiente pureza, estabilidad y funcionalidad. Además, fuentes alternativas de cianobacterias más allá de Arthrospira permanecen poco exploradas y la especie Synechocystis salina representa un candidato prometedor, aunque no se ha reportado ningún proceso basado en membranas, simple y escalable, para la recuperación de C-PC de esta especie.

Mientras que para aplicaciones biomédicas o analíticas se requieren purezas elevadas, los usos alimentarios y textiles pueden tolerar niveles de pureza inferiores, especialmente cuando el requisito principal es la intensidad del color más que la especificidad molecular. Esto crea oportunidades para estrategias de procesamiento downstream (procesamiento posterior) simplificadas que reduzcan costes y complejidad manteniendo el rendimiento funcional. A pesar de sus perspectivas de mercado favorables, la producción a gran escala de C-PC sigue limitada por los costes de procesamiento y la falta de tecnologías de purificación robustas y escalables.

Gracias a este estudio, se pretende desarrollar y evaluar un proceso de dos etapas, simple, robusto y escalable, para la recuperación de C-ficocianina de Synechocystis salina. El rendimiento del proceso se evalúa en términos de recuperación, pureza, rendimiento global y comportamiento de filtración. Además, se mejora la estabilidad de los extractos obtenidos mediante aditivos de grado alimentario y se demuestra la aplicabilidad funcional del pigmento purificado a través de experimentos de tinción textil utilizando mordientes convencionales y aplicando el proceso a diferentes tipos de tejidos de uso cotidiano en la sociedad. “Este enfoque integrado pretende ayudar al desarrollo de líneas de trabajo que ayuden a relacionar la recuperación de pigmentos en la media escala y las aplicaciones sostenibles de relevancia industrial”, explica el investigador de la UJA Ruperto Bermejo.

Este trabajo, desarrollado en el marco de los proyectos financiados por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades “ALGAHUB” (TED2021-131555B-C21) y Cyan2Bio (PID2021-126564OB-C31), ha sido publicado en la prestigiosa revista ‘Algal Research’ y tiene por título ‘Scalable two-stage recovery of C-phycocyanin from Synechocystis salina via tangential ultrafiltration for sustainable textile dyeing’.