Flucomp. Tecnologías productivas utilizando fluidos comprimidos

Fluocomp

Flucomp es la Asociación de Expertos en Tecnologías de Fluidos Comprimidos que se creó en el año 2009 a partir de la Red Temática del Plan Nacional de I+D+i (2001) para la promoción de las Tecnologías con Fluidos Comprimidos (TFC)  como alternativa ecoeficiente e innovadora para la industria española. En ese momento la red reunió a un buen número de grupos de universidades, centros de investigación y empresas. 

En 2003 se organizó la primera reunión plenaria para presentar a sus miembros que expusieron sus principales líneas de investigación en el campo. Esta puesta en común del trabajo de distintos grupos en distintas áreas fue muy enriquecedora y dio pie a múltiples colaboraciones posteriores, siendo uno de los principales alicientes para seguir dando impulso a FLUCOMP. Durante estos años han tenido lugar siete reuniones plenarias, y ya se está trabajando para organizar la siguiente este año en Cádiz. Estos eventos suponen también una magnífica plataforma para la participación de jóvenes investigadores, y se complementan con cursos especializados y foros empresariales para promocionar las TFC, como la 1ª Jornadas Academia-Empresa, que tuvo lugar en Barcelona en junio de 2014. 

logo FluocompEl objetivo actual de FLUCOMP es seguir fomentando este contacto interdisciplinar y en especial potenciar la participación de empresas para dar el salto hacia la aplicación de las TFC en la industria española. 

La Asociación Flucomp está conectada internacionalmente con la ISASF (International Society for Advancement of Supercritical Fluids). 

Para más información sobre FLUCOMP (grupos integrantes, reuniones, eventos, cómo hacerse socio, etc., consultar la página web.

  

¿Qué se entiende por Fluidos Comprimidos?

Cuando un fluido se somete a condiciones por encima de su presión y temperatura críticas, se encuentra en estado supercrítico. Se forma así una sola fase en la que el fluido tiene propiedades intermedias entre las de un líquido y las de un gas: mientras se mantiene una gran difusividad (propia de los gases), se consigue una alta densidad (cercana a la de los líquidos) que le confiere propiedades disolventes. Hablamos de Fluidos Comprimidos en la zona cercana al punto crítico (zonas sub- y supercrítica) donde pueden adoptar un amplio intervalo de densidades dependiendo de las condiciones de presión y/o temperatura (los líquidos son prácticamente incompresibles y los gases tienen densidades siempre muy bajas).

El fluido más utilizado es el CO2, ya que es un gas inocuo, barato y cuyas condiciones críticas son relativamente bajas (31ºC, 73 atm). Podemos así modular su capacidad disolvente mediante cambios de presión o temperatura, obteniendo propiedades similares a algunos disolventes, lo que abre un mundo de oportunidades para su aplicación industrial.

 

“¿Un café? – Descafeinado, por favor”

Para entender mejor su funcionamiento, qué mejor que echarle un ojo a una de sus primeras aplicaciones industriales: el descafeinado del café.

Se introduce el café en un reactor donde se inyecta CO2 comprimido. El fluido es capaz de penetrar en los granos y extraer la cafeína sin dejar más residuo que CO2, completamente inocuo, que en condiciones normales se volatilizará. El fluido con la cafeína se pasa a una cámara de despresurización donde vuelve a su estado gaseoso precipitando la cafeína completamente y libre también de cualquier traza de disolvente tóxico.

Vemos pues que una de las principales aplicaciones de los FC está en el campo de la extracción, por ejemplo, en la obtención de productos naturales de alto valor añadido (pigmentos, aceites esenciales, nutracéuticos, etc.), eliminación de residuos (disolventes orgánicos, desalcoholización de bebidas, etc.). 

La posibilidad de modular su capacidad disolvente mediante cambios en la presión o la temperatura, les hace también medios óptimos para procesos de precipitación, ya que se consigue una cristalización casi inmediata con un gran control en el tamaño de partícula, permitiendo la preparación de  sólidos microparticulados de elevada cristalinidad, en una sola etapa de producción. Este tipo de procesos están despertando un gran interés  en el sector  Farmacéutico y de la Química Fina. También resulta un medio ideal para la encapsulación de compuestos activos en partículas sólidas, con importantes aplicaciones en Biomedicina y Farmacia. Los fluidos comprimidos están también despertando interés como medio de reacción no-convencional que permite procesos químicos inéditos en el campo de la catálisis o en polímeros avanzados.

El agua supercrítica (374 ºC, 221 atm) abre un campo aparte muy atractivo permitiendo procesos de oxidación extrema con aplicaciones en el tratamiento de aguas o la destrucción de residuos persistentes (contaminantes, armas químicas, etc.)

En definitiva, las TFC tienen múltiples aplicaciones en campos muy diversos como la Alimentación, la Química o la Farmacia constituyendo una alternativa innovadora y ecoeficiente para muchos procesos químicos  convencionales.

 

Algunos ejemplos de tecnologías que utilizan fluidos comprimidos y que han sido patentados y transferidos en España

 

1. Aplicación de productos de la cascarilla del café en cosmética antienvejecimiento y alimentación funcional

Maria Dolores del Castillo et al (2013), del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación, CIAL, CSIC. Número de Patente: WO 2013/004873

Empresa que la ha licenciado: Beacon Biomedicine SL

FluocompEl proceso permite la recuperación de compuestos bioactivos de la cascarilla del café (CS por sus siglas en inglés, Coffee Silverskin). El procedimiento consiste en la extracción de la CS (sin molienda previa) utilizando agua subcrítica a temperatura moderada (50ºC o superior) y presión elevada (1500 psi), aunque también puede utilizarse agua no presurizada a 100ºC. En tales condiciones, se obtienen en 10-20 min extractos con importantes propiedades antioxidante, siendo la actividad antioxidante dependiente de las condiciones de extracción: 0.85 – 3.7 g de equivalentes de ácido clorogénico y 150-450 mg de cafeína en ambos casos son valores obtenidos por cada 100 mg de cascarilla si la extracción se realiza exclusivamente con agua caliente o en condiciones subcríticas, respectivamente. Las propiedades antioxidantes del extracto resisten el proceso de digestión gastrointestinal in vitro y los antioxidantes permanecen bioaccesibles para ejercer su función en el organismo. Mantiene las propiedades antioxidantes durante más de seis meses a temperatura ambiente y en un ambiente seco. En conclusión, se ha propuesto su utilización como aditivo antioxidante en la elaboración de alimentos y cosméticos, dadas sus potenciales funciones como excipiente (conservante, agente saborizante) así como su actividad antioxidante, antienvejecimiento y anticelulítica. El residuo insoluble generado durante el proceso de extracción puede reciclarse como fibra alimentaria. 

 

2. Sistema y procedimiento para la oxidación hidrotérmica de residuos orgánicos insolubles en agua

Juan Ramón Portela Miguélez et al, de la Universidad de Cádiz (twitter @univcadiz)

Número de Patente: Nº DE SOLICITUD P0402914; Extensión Internacional  PCT/ES2005/000661. Fecha de solicitud, 2004

Empresas que la han licenciado: BEFESA CTA y  EMASESA 

Consiste en el tratamiento de residuos orgánicos que en condiciones ambientales no son solubles en agua y que en las plantas hidrotérmicas convencionales no pueden ser alimentados al reactor por no ser posible obtener una fase acuosa que pueda ser bombeada a  alta presión. Para ello, además de la línea convencional de alimentación de residuos acuosos que presenta cualquier planta de oxidación en agua supercrítica, se añade una segunda línea de alimentación de residuo muy concentrado o insoluble en agua, que se inyecta sin precalentar o con un precalentamiento moderado (evitando así problemas de pirolisis/hidrólisis) justo antes de la entrada al reactor, donde los compuestos orgánicos son solubilizados al mezclarse con agua supercrítica. La invención proporciona una solución que permite alimentar una corriente residual altamente concentrada (o incluso en ausencia de agua). Gracias a la combinación de la corriente acuosa y de la corriente concentrada, ajustando los caudales de ambas es posible establecer la concentración deseada de la alimentación en todo momento, mejorando el control de la carga orgánica alimentada al reactor y del calor generado en el proceso.

Este sistema amplía el rango de concentración de residuos que es posible tratar mediante el proceso de oxidación en agua supercrítica, pues en la misma planta pueden combinarse residuos de baja concentración (incluso agua limpia) por una de las líneas y un residuo de alta concentración (incluso sin agua) por la segunda línea de alimentación. Por otro lado, en caso de sobrepresión y exceso de temperatura en el sistema, el sistema de control de la planta puede actuar de forma rápida y automática con la reducción del caudal (o detención si es necesario) de la corriente de alimentación concentrada, mientras se mantiene la introducción de la corriente de baja concentración, favoreciendo el restablecimiento de condiciones seguras, sin ser necesaria la parada total de la planta.

 

3. Mezcla oleosa de ingredientes bioactivos naturales para la preparación de un producto alimenticio enriquecido

Guillermo Reglero Rada et al (2005). Entidad titular: En cotitularidad Universidad Autónoma de Madrid (50%) / Embutidos Frial (50%). (twitter @UAM_Madrid, @GrupoFrial)

Número de Patente: P200402755; Patente Europea: 1842429 

Empresa que la ha licenciado: Embutidos FRIAL

La invención proporciona una mezcla oleosa a base de ingredientes bioactivos naturales para usar en la preparación de un producto alimenticio enriquecido que comprende aceite de salmón enriquecido en EPA y DHA, alfa-tocoferol y extracto supercrítico de romero. Dicha mezcla puede contener opcionalmente microalga Dunaliella salina. Asimismo, la invención proporciona un producto alimenticio enriquecido con dicha mezcla oleosa a base de ingredientes bioactivos naturales que presenta grandes beneficios para la salud humana por su contenido estable en ácidos grasos poliinsaturados con una relación omega-3 y omega-6 inferior a 5, así como en alfa-tocoferol, en diterpenos fenólicos del extracto supercrítico de romero y, opcionalmente, en carotenoides de la microalga Dunaliella salina. Por último la invención proporciona también un procedimiento para la preparación de dicho producto alimenticio enriquecido.

 

4. Composición para la reducción de los procesos inflamatorios asociados a la menopausia

Inventores: Enrique de Miguel del Campo et al. (2010), de la Universidad Autónoma de Madrid / Fundación para la Investigación Biomédica del Hospital Universitario La Paz.

Número de Patente: 201031225 

Empresa que la ha licenciado: Laboratorios Ynsadiet 

La invención pertenece al campo de los complementos dietéticos. Más en particular, se refiere a una combinación de vitaminas y minerales con ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga e ingredientes bioactivos naturales que pueden aportar actividades beneficiosas para la salud humana, especialmente en la prevención de los trastornos habituales asociados con la menopausia y más especialmente con aquellos cuyas bases moleculares están relacionadas con la inflamación y el estrés oxidativo. Además de mejorar las dolencias que provoca la menopausia, la mezcla tiene efectos favorables en el tratamiento de procesos inflamatorios que afectan al sistema nervioso, al cardiovascular y al aparato digestivo. Su efecto específico se basa en la disminución de las citosinas que se generan en los procesos inflamatorios agudos y en la reducción del estrés oxidativo. Su novedad consiste en que la mezcla contiene, además de vitaminas, minerales e isoflavonas, un concentrado de DHA y un extracto supercrítico de romero que provoca un doble efecto sinérgico anti-inflamatorio y antioxidante con la vitamina E que le proporciona una intensa acción terapéutica sin efectos secundarios.

 

5. Liposomas funcionalizados con utilidad para la liberación de compuestos bioactivos

Nora Ventosa et al. (2012), Grupo Nanomol, Institut de Ciencia de Materials de Barcelona, CSIC / CIBER-BBN / UB / IRB / PCB 

Número de Patente: WO2014/001509

Empresa que la ha licenciado: BIOPRAXIS RESEARCH AIE (Grupo PRAXIS) 

Un equipo de investigación multidisciplinar ha desarrollado y patentado una nueva plataforma tecnológica para la integración de biomoléculas terapéuticas -tales como proteínas y péptidos- en liposomas/nanovesículas con propiedades avanzadas en términos de administración selectiva (targeting) y eficacia terapéutica. 

La plataforma se basa en una nueva estrategia de funcionalización de esteroles utilizados como constituyentes de la membrana liposomal, junto con fosfolípidos u otras moléculas anfifílicas. Asimismo, se basa en una metodología simple de una sola etapa, basada en la utilización de disolventes expandidos con CO2, para unir los mencionados ingredientes lipídicos en forma de conjugados multifuncionales bioactivos con nanovesículas.  Dicha metodología ofrece un gran potencial para el desarrollo de nuevas nanomedicinas basadas en proteínas y péptidos. 

Mediante la innovadora plataforma nanoliposomal ya se ha elaborado un nuevo nanoconjugado formado por la enzima alfa-galactosidasa (GLA) encapsulada en un nanoliposoma de base peptídica, con resultados prometedores para la preparación de un nuevo fármaco candidato por vía parenteral para el tratamiento de la enfermedad de Fabry. 

 

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