Extracción secuencial y pretratamiento organosolv de halófitas: desbloqueando la recalcitrancia de la biomasa para la producción basada en bio

Convertir plantas halófilas en recursos útiles

Mientras el mundo busca alternativas a los combustibles fósiles, los científicos buscan plantas que no compitan con cultivos alimentarios ni con aguas dulces valiosas. Este estudio se centra en la Salicornia, una planta que ama la sal y prospera en marismas costeras y suelos salinos donde casi nada más crece. Los investigadores muestran cómo los tallos leñosos de Salicornia, cosechados en una etapa tardía, pueden procesarse de manera escalonada para recuperar químicos valiosos y producir gas metano renovable, transformando una planta costera infrautilizada en una materia prima flexible para una futura economía circular.

Por qué importa una maleza costera

La Salicornia, a veces llamada espárrago de mar o vidriola, ya es conocida por sus brotes comestibles y sus semillas ricas en aceite. Lo que suele quedar después del uso de sus semillas y como alimento es un residuo seco y leñoso, rico en fibras resistentes y difíciles de degradar. En lugar de verlo como un desecho, los autores investigaron si estos tallos lignificados podrían convertirse en materia prima para una “biorrefinería”: una instalación que, como una refinería de petróleo, divide la materia prima en varias corrientes útiles. Dado que la Salicornia puede crecer en tierras marginales saladas con agua dulce limitada, demostrar su valor como cultivo multipropósito podría reducir la presión sobre tierras agrícolas de calidad y, al mismo tiempo, suministrar ingredientes para alimentos, productos químicos y energía.

Procesado escalonado para liberar fibras resistentes

El equipo diseñó una cadena de tratamientos para descomponer con suavidad la compleja mezcla de compuestos en los tallos de Salicornia. Primero, eliminaron moléculas bioactivas empleando bien un ciclo clásico de agua caliente conocido como extracción Soxhlet (SLE) o bien un método de agua caliente a alta presión conocido como extracción con agua subcrítica (SWE). Estos pasos extraen una gama de pequeñas moléculas útiles, incluidos antioxidantes y otros compuestos especializados, dejando un residuo fibroso. A continuación, sometieron este residuo a un paso organosolv, donde una mezcla caliente de agua y etanol separa los principales componentes de la pared celular vegetal: celulosa, hemicelulosa y lignina. Ajustando la temperatura, el tiempo de tratamiento y la fuerza del solvente, evaluaron qué condiciones liberaban mejor cada fracción sin destruirla.

Separar la planta en sus componentes básicos

El tratamiento organosolv resultó altamente eficaz para fraccionar las fibras en corrientes más limpias. En la mayoría de los casos, más del 88–96% de la celulosa original se preservó en la pulpa sólida, mientras que grandes porciones de hemicelulosa y lignina se disolvieron y recogieron por separado. Las fibras pretratadas por Soxhlet tendieron a perder hemicelulosa más completamente, alcanzando más del 96% de eliminación en muchas ejecuciones, mientras que las fibras pretratadas por SWE retuvieron más hemicelulosa en la pulpa. Un mayor contenido de etanol generalmente favoreció la extracción de lignina, pero condiciones demasiado agresivas también condujeron a la degradación no deseada de azúcares hacia ácidos y subproductos menores. Los investigadores pudieron recuperar fracciones de lignina con baja contaminación por azúcares y minerales, que podrían servir más adelante como materia prima para recubrimientos, adhesivos u otros productos avanzados.

De fibras limpias a azúcar y metano

Una vez que la pulpa estuvo enriquecida en celulosa y parcialmente liberada de lignina y sales, las enzimas pudieron atacarla con mayor facilidad. En pruebas de laboratorio, muchas de las pulpas tratadas liberaron casi todo su glucosa potencial, especialmente las obtenidas mediante SWE, que alcanzaron conversión completa en la mayoría de las condiciones ensayadas. El equipo alimentó entonces estas fibras pretratadas a microbios anaerobios para medir cuánto biometano podía producirse. Aquí también el tratamiento integrado dio sus frutos: los rendimientos de metano superaron los 300 mililitros de metano por gramo de sólidos volátiles para ambas rutas de extracción, con la mejor condición SWE alcanzando aproximadamente 336 mililitros. Estos valores fueron hasta tres cuartas partes superiores que los de fibras que solo habían sido extraídas pero no fraccionadas más a fondo, y la digestión también fue más rápida.

Encontrar el punto óptimo en las condiciones de tratamiento

El estudio comparó sistemáticamente docenas de combinaciones de temperatura, tiempo y fuerza del solvente. Surgió un patrón claro: temperaturas moderadamente altas (alrededor de 180 °C), tiempos de tratamiento más largos (aproximadamente una hora) y una mezcla de etanol más rica (60% en volumen) ofrecieron el mejor equilibrio entre aflojar la estructura vegetal y evitar el daño excesivo de los azúcares. Bajo estas condiciones, las pérdidas de celulosa fueron bajas, la eliminación de lignina alta, las sales se redujeron considerablemente y tanto la sacarificación como la producción de metano se maximizaron. De forma importante, estos beneficios se lograron después de que los compuestos bioactivos valiosos ya hubieran sido capturados en el primer paso de extracción, aumentando el valor global extraído de cada kilogramo de biomasa.

Qué significa esto para las industrias verdes futuras

Para un no especialista, la conclusión es que una planta de marisma que a menudo se considera un cultivo de nicho o incluso una maleza puede transformarse en un recurso versátil cuando se procesa de manera inteligente. Al encadenar una extracción suave, un tratamiento con solvente bien diseñado y la digestión microbiana, los investigadores muestran que la Salicornia puede proporcionar compuestos especializados, bloques de construcción poliméricos limpios y metano renovable a partir del mismo lote de plantas. Este tipo de enfoque integrado aprovecha mejor tierras que no pueden sustentar cultivos convencionales, reduce residuos y crea múltiples fuentes de ingresos a partir de una sola cosecha. A medida que estas estrategias se escalen, podrían ayudar a orientar la producción de energía y materiales hacia un modelo más sostenible y circular.

Cita: Monção, M., Al-Dubai, A., Cayenne, A. et al. Sequential extraction and organosolv pretreatment of halophytes: unlocking biomass recalcitrance for bio-based production. Sci Rep 16, 12201 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46584-w

Palabras clave: Salicornia, biorrefinería de halófitas, pretratamiento organosolv, biometano, biomasa lignocelulósica