La biotecnología como alternativa de la química

Artículo del 25 de septiembre 2020 

Producción biotecnológica

No importa si son medicamentos, alimentos o productos de uso diario como detergentes o productos de limpieza: la biotecnología se ha convertido en una parte esencial de los procedimientos de fabricación industrial. Esto se debe a que el proceso de producción es más respetuoso con el medioambiente,  ya que los microorganismos, como las bacterias, algas o los hongos, llevan a cabo complejas transformaciones de sustancias con alto rendimiento a temperatura ambiente y presión normal. Por el contrario, los procedimientos químicos a menudo requieren altas temperaturas y presiones. Además, generan residuos que contaminan el medioambiente.

En el caso de los agentes tensioactivos, por ejemplo, la producción biotecnológica tiene lugar de la siguiente manera: Los microorganismos están en un contenedor y se alimentan de extractos de residuos de la producción de azúcar, así como de extractos de madera, insectos, etc. Además, se añade aire y es entonces cuando los microorganismos producen los agentes tensioactivos deseados. Estos principios activos son importantes para la limpieza, ya que disuelven y aglutinan la grasa.

Para obtener la cantidad óptima de agentes tensioactivos, es importante cultivar bastante microorganismos, también conocidos como biomasa. Para ello, hay que añadir aire y un cierto tipo y cantidad de azúcar y reajustar la temperatura y el valor pH. La forma en que se adaptan las condiciones necesarias se decide en función de la tasa de crecimiento de la biomasa. Por ejemplo: si no hay suficiente biomasa, podría ser útil añadir más sustancia nutritiva de lo planeado inicialmente para que la biomasa crezca más rápido.

En resumen, la alimentación de azúcares y oxígeno da lugar al crecimiento de la biomasa. El producto metabólico de la biomasa es el CO2.
En resumen, la alimentación de azúcares y oxígeno da lugar al crecimiento de la biomasa. El producto metabólico de la biomasa es el CO2.

Determinar la biomasa de forma relativamente exacta y económica con tecnología de sensores

Medir la biomasa es uno de los retos más frecuentes.  En los procesos de fabricación con sensibilidad al precio, la medición suele ser demasiado imprecisa o cara, por lo que la producción biotecnológica de productos en masa, como los agentes tensioactivos, no resulta competitiva. Por lo tanto, la producción química sigue siendo el método común más utilizado en estos casos.

Con el fin de reducir costes y poder determinar la biomasa, es decir, la cantidad de bacterias, de forma relativamente exacta y económica, Festo está investigando el método con tecnología de sensores. Los datos de medición existentes y otra información conocida se utilizan para calcular la cantidad desconocida. En este caso es la suma de los microorganismos, es decir, la biomasa.

El cálculo incluye el suministro de nutrientes y aire, así como los valores registrados de la temperatura, el oxígeno disuelto, la presión, el nivel de llenado del reactor, el valor pH y la cantidad de CO2 exhalado por las bacterias.  Como los datos se registran de forma continua en línea, se puede optimizar el proceso y se puede aumentar el rendimiento del producto. Gracias a este económico método de cálculo, los procedimientos biotecnológicos se están convirtiendo cada vez más en una alternativa a la química.

El cálculo de la biomasa incluye, entre otras cosas, el suministro de nutrientes y aire, el nivel de llenado del reactor y la cantidad de CO2 exhalado por las bacterias.
El cálculo de la biomasa incluye, entre otras cosas, el suministro de nutrientes y aire, el nivel de llenado del reactor y la cantidad de CO2 exhalado por las bacterias.

También existen alternativas biotecnológicas para los procedimientos químicos de otros productos. En estos casos, los procesos son muy similares a los de los agentes tensioactivos. Por ejemplo, el moho se utiliza en la industria alimentaria para producir ácido cítrico. Las bacterias que han sido genéticamente modificadas también pueden producir principios activos farmacológicos como la insulina humana.