BIOTECNOLOGÍA PARA LA QUÍMICA

Últimamente, me estoy poniendo un poco al día en el tema de la biotecnología blanca. Esta rama de la biotecnología se dedica a la producción industrial de productos químicos mediante procesos biológicos. Esto no es algo completamente nuevo, el vino y la cerveza se producen desde hace años y ambos son procesos fermentativos llevados a cabo por microorganismos. También algunos antibióticos se producen mediante procesos biotecnológicos. Pero ahora la cosa va más allá. Se trata de producir a gran escala tanto combustibles como productos químicos destinados a gran consumo y otros compuestos a los que se les denomina “building blocks”; es decir, compuestos que sirven como precursores de una inmensa variedad de productos químicos. A todos estos productos obtenidos mediante procesos biológicos se les denomina genéricamente bioproductos.

Para que os hagáis una idea de la dimensión de este asunto, informes recientes estiman en más de 100 millones de dólares el actual mercado de consumo mundial de productos químicos. Alrededor del 3% se derivan, ya sea de materias primas de origen biológico, de procesos de fermentación, de conversión enzimática o una combinación de ellos. Este informe prevé que la cuota de productos químicos bioderivados crecerá hasta situarse cerca de 15% de las ventas mundiales para el año 2025.

Hay varios motivos que impulsan el interés por los bioproductos y su crecimiento en el mercado:

  • la posibilidad de disponer de tecnologías eficientes de bajo costo: por ejemplo para la producción de nuevos precursores químicos o para mejorar los procesos existentes.
  • la sostenibilidad a largo plazo de la fabricación de productos químicos.
  • la inestabilidad de los precios de las materias primas fósiles (sólo tenemos que fijarnos en las fluctuaciones del precio del petróleo).
  • la disminución de la huella de carbono en el medio ambiente.
  • el interés de los consumidores y de las políticas públicas en los productos “verdes”.

Muchas de las grandes empresas químicas y biotecnológicas ya establecidas (DuPont, Dow Chemicals, Nature Works), así como pequeñas empresas emergentes y “venture companies” están activamente involucradas en el desarrollo y comercialización de bioproductos a partir de una gran variedad de fuentes de biomasa renovable. Estas empresas están tratando de seguir un modelo de biorrefinería, similar a las refinerías petroquímicas actuales para co-producir grandes cantidades de combustibles de gran consumo y productos químicos de alto valor añadido. Hay varios modelos de biorrefinería en desarrollo, la mayoría de los cuales difieren según la fuente de biomasa. Para entenderlo un poco mejor veamos un ejemplo de biorrefinería.

El concepto de la biorrefinería basada, por ejemplo, en la plantación de palma (y otros como el de maíz húmedo triturado, la caña de azúcar o la soja) es bastante sencillo y similar a las refinerías de petróleo convencionales.

La biomasa se convierte en combustibles (biodiesel de aceite de palma y bioetanol de lignocelulosa contenida en la materia prima, en este caso frutos vacíos, hojas, etc que son los residuos del procesamiento del aceite de palma) y productos químicos de valor añadido. En una plantación de palma típica, además del aceite y las fuentes de biomasa lignocelulósica, existen otras materias primas como el efluente producido de la trituración para la obtención del aceite de palma (palm oil mill effluent: POME) que se utiliza para la obtención de otros  productos químicos de alto valor y biogás. En el caso del residuo de procesado de maíz y de la plantación de caña de azúcar, la biomasa se convierte en combustible (principalmente etanol) y en productos químicos tales como polioles, ácidos y otros.

Una diferencia importante entre una biorrefinería y una refinería de petróleo es que la materia prima utilizada en una biorrefinería es un producto alimenticio, que puede ir destinado o a consumo humano o a consumo animal. Esta es una consideración importante y un reto que ha creado un serio debate en cuanto a la sostenibilidad de los combustibles de primera generación

Las tecnologías que se encuentran en desarrollo se centran en el mantenimiento de las biorrefinerías con productos que no están destinados a alimentos y piensos. Para abordar este problema de manera más directa, la tendencia es el desarrollo de cultivos no alimentarios, tales como jatrofa, sorgo, algas, la utilización de otras materias primas residuales como melazas de remolacha, suero lácteo, residuos de procesados de frutas o subproductos de la producción de biodiesel como la glicerina de baja pureza.

De esta manera se conseguiría un doble objetivo: la producción de biocombustibles y productos químicos de gran consumo a partir de materias primas renovables y la revalorización de residuos procedentes de otros procesos, favoreciendo así la sostenibilidad económica de ambas producciones.

El establecimiento de la biotecnología blanca como una tecnología implementada para la fabricación de bioproductos tiene un largo camino por recorrer y multitud de posibilidades por desarrollar, tantas como productos queramos producir. Siempre y cuando las levaduras, las bacterias y las enzimas nos lo permitan. Y si no, ahí tenemos a la ingeniería genética para echarnos una mano. Pero algunos productos ya se encuentran en el mercado, como la fibra Sorona, fabricada a partir de 1,3-propanodiol obtenido de residuos de cereal y algunos bioplastificantes para PVC basados en ésteres de ácidos grasos entre otros.

Y no me negaréis que no hay mejor bioproducto que aquellos jabones que hacían nuestras abuelas con el aceite de oliva que ya no se podía usar en la cocina. ¡Cómo te dejaba las manos! En el fondo, esto de la biotecnología nunca fue un secreto. Ahora estamos avanzando en muchos campos, ampliando posibilidades y aplicaciones, valiéndonos de las nuevas técnicas, porque  realmente necesitamos que se establezca a nivel industrial si queremos construir una sociedad sostenible.

Y en ello estamos, así que al lío!

Fuente:

“Bio products from bio refineries – trends, challenges and opportunities” Bhima Vijayendran. Journal of Bussiness Chemistry 2010, 7 (3).

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