Microorganismos y las energías alternativas.

Figura 1. Esquema de producción de biogás

Cuando pensamos en energías renovables generalmente nos viene a la
cabeza la energía eólica, hidráulica, solar… porque son las que
conceptualmente están más alejadas de las energías no renovables. Pero
en la práctica toda energía renovable es aquella "que se obtiene de
fuentes naturales virtualmente inagotables" (si el petróleo se
reciclase seria una energía renovable a pesar de la contaminación que
produce en su utilización).

Por tanto si somos capaces de crear un proceso industrial que permita
producir el combustible de una energía no renovable (véase el
carburante de los motores diesel o la materia prima de las plantas
productoras de electricidad), podremos convertirlo en renovable. Aquí
es donde entran en juego los microorganismos ya que son los que van a
ser capaces de producir nuestra fuente de energía.
A continuación se mencionan y se describen brevemente las energías y
los procesos para producir las mismas a partir de microorganismos más
utilizados.

•Bioalcoholes: Estos se utilizan como sustitutivos parciales o incluso
totales de la gasolina en motores de explosión. A partir de
microorganismos (o derivados biológicos) se produce el bioetanol, a
través de fermentación microbiana, y el biobutanol que se obtiene de
la fermentación ABE utilizando clostridium acetobutylicum.

•Biodiesel, diesel verde y bioeteres: Aunque estos se sinteticen a
través de procesos químicos en lugar de biotecnológicos, se denominan
"bio" porque los ácidos grasos que se utilizan para su síntesis son de
origen biológico. Son importantes debido a que su uso está cada vez
más extendido [4]. Se pueden distinguir entre los biofueles de segunda
generación: Estos son los que los ácidos grasos se obtienen de
cultivos de plantas los cuales no sean de consumo humano (aceite de
colza, de palma) ya que si no se eleva innecesariamente el precio de
los mismos. Biofueles de tercera generación: Estos biofueles se
producen utilizando microalgas como fuente principal de ácidos grasos
.

•Biogás: El biogás se produce a través de la digestión anaerobia de
materia orgánica que puede provenir de diversas fuentes como cultivos,
aguas residuales, residuos municipales o incluso estiércol Esta
fermentación anaerobia [5] la suelen realizar microorganismos
psicrófilos en un digestor diseñado para el caso. El biogás obtenido
tiene un poder calorífico suficiente para poder ser empleado como
fluido calefactor o incluso para producir electricidad. [6]. La
ventaja principal de esta energía es que se puede fabricar de una
manera muy sencilla y en cualquier parte. (Figura1)

•Biopetroleo: Obtenido fijando el CO2 atmosférico (con tan mala fama
hoy en día) mediante fitoplancton y posteriormente refinando el
producto obtenido.

Como podemos observar existen numerosas alternativas a las energías no
renovables (que prácticamente es el petróleo en este caso), las cuales
nos permiten producir las materias primas para la producción de
energía de una manera sostenible.

Bibliografía

[1]. http://es.wikipedia.org/wiki/Energia_renovable
[2]. http://en.wikipedia.org/wiki/Digestive_enzyme
[3]. http://en.wikipedia.org/wiki/Clostridium_acetobutylicum
[4]. http://en.wikipedia.org/wiki/Biofuel
[5]. http://en.wikipedia.org/wiki/Anaerobic_digestion
[6]. http://en.wikipedia.org/wiki/Biogas
[7]. http://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuel
[8] http://www.biopetroleo.com/index.php?page=tecnologia

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34000 años de espera

En las últimas fechas, muchos medios de comunicación generalistas, se
están haciendo eco de diversas noticias relacionadas con el
descubrimiento de microorganismos, con capacidades "fuera de lo
corriente". Ya en este mismo blog se recogen noticias como la bacteria
californiana capaz de incorporar arsénico en lugar de fosfato en su
metabolismo, o los organismos (tanto eucariotas como procariotas)
capaces de subsistir a pH extremadamente ácidos en el onubense Río
Tinto. Los ejemplos de organismos adaptados a los más inhóspitos
ambientes son muy abundantes. Prácticamente, allí donde se ha buscado
vida, por extremo que fuese el entorno, allí se ha encontrado.

Ahora, parece ser, que se rompe una barrera más. La barrera temporal.
En un estudio reciente, publicado en la edición de enero de GSA Today
(una publicación de la Geological Society of America), un grupo de
investigadores de la University of Hawaii y de la University of New
York en Binghamton, identificaron en halitas (rocas formadas por
cristales de cloruro sódico) de gran antigüedad, la existencia de
comunidades de microorganismos, atrapados en su interior.

Los cristales de sal, adquieren este tono rosáceo, debido a los
microorganismos atrapados en su interior.

Este grupo, analizó halitas antiguas, extraídas de columnas
estratigráficas del subsuelo de Death Valley (California) con
intención de realizar estudios climáticos. Para su sorpresa, mientras
analizaban inclusiones de líquido atrapado en estas rocas de sal,
descubrieron lo que parecían ser microorganismos. Los cristales de
sal, se forman y "crecen" rápidamente, de modo que pueden atrapar en
forma de pequeñas burbujas de pocas micras de diámetro, las sustancias
o microorganismos que se encuentren en ese preciso lugar. Estas
burbujas permanecerán selladas dentro de la halita, como una cápsula
del tiempo.

La datación de estas rocas y por tanto la de los propios
microorganismos atrapados en ellas, las sitúa entre 22000 y 34000 años
de antigüedad. Propio de un guión de Parque Jurásico (salvando el
lapso temporal). El análisis microscópico de estas inclusiones de
líquido dentro de las halitas, reveló la existencia de un ecosistema
de halófitos tanto de eucariotas como de procariotas, de los cuales
una pequeña parte estaban vivos. Los procariotas presentes en los
cristales, no utilizan la energía para reproducirse o desplazarse. No
tienen ningún tipo de actividad, salvo la del automantenimiento. Es
decir se encuentran en estado de supervivencia, con actividad
metabólica prácticamente nula.

Los investigadores postulan que los procariotas sobreviven en estas
inclusiones en las halitas, por tiempos tan prolongados, al utilizar
como fuente de carbono y nutrientes, los metabolitos de otros
organismos de esta comunidad microbiana. Concretamente identificaron
células del género unicelular de algas Dunaliella (observaron células
con sus orgánulos relativamente intactos y otras células bastante
degradadas), que es una especie común en estos ambientes halófitos. De
esta forma hipotetizaron, que estas algas puede ser en parte,
responsable del mantenimiento de este ecosistema, al servir como
fuente de carbono y metabolitos.

Lo que resultó también muy interesante, fue el intento de cultivar in
vitro estos procariotas. De 900 cristales, en 5 se consiguió aislar
procariotas que fueran viables y se reprodujeran tras 34000 años de
inactividad. Estos microorganismos tardaron un par de meses, en
"despertase" de su estado de inactividad, antes de poder replicarse.

El siguiente paso será estudiar en profundidad las estrategias y los
mecanismos bioquímicos (como por ejemplo el mantenimiento y reparación
del DNA), que permiten a estos organismos, adquirir estados de
latencia que les mantiene viables durante periodos de tiempo tan
extraordinariamente largos. El conjunto de todos estos nuevos
hallazgos, desplazan cada vez más, las fronteras que acotan los
ambientes donde, bajo nuestra perspectiva, podría desarrollarse la
vida. En lugares que antes se consideraban inhabitables, ahora se
descubren ricos ecosistemas repletos de biodiversidad.

¿Cuáles son los límites a la vida? ¿Podría desarrollarse en otros
ambientes alejados de este planeta?

Bibliografía:

Microbial communities in fluid inclusions and long-term survival in
halite. Tim K. Lowenstein, Brian A. Schubert, and Michael N. Timofeeff

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Single Cell Protein (SCP): microorganismos que se comen

¿Microorganismos que se comen? Seguro que más de uno ha pensado: "yo
nunca, seguro". Sin embargo, la existencia de estos productos en el
mercado es notablemente destacada desde hace años, y últimamente se
podría decir que están de moda entre aquellos que buscan una dieta más
rica y equilibrada.

Se entiende por "Single Cell Protein" o "biomasa microbiana" un
producto formado por células secas de microorganismos que han sido
cultivadas a gran escala y que actualmente se comercializan como
complementos en la alimentación humana y animal.

Es cierto que su aspecto no es muy atractivo, pero suponen una fuente
de alto contenido en proteínas, sobre todo de aquéllas que contienen
aminoácidos esenciales como la lisina, la metionina y la cisteína.
Además, es un alimento rico en vitaminas y bajo en grasas.

La biomasa microbiana se ha empleado como fuente de alimentación desde
hace muchos años en regiones como África y México [2]. Ya los aztecas
consumían Spirulina procedente del Lago Texococo, una bacteria
precedente del grupo de las cianobacterias que crece en ambientes
húmedos con alto contenido en sales. Algunas culturas asentadas en el
Lago Chad, también la incorporaban a su dieta habitual en forma de
galletas.

El primer gran apogeo de la producción y el consumo de las proteínas
microbianas se produjo durante la Primera Guerra Mundial en Alemania,
debido a la escasez de alimentos. En la Segunda Guerra Mundial también
se reactivó fuertemente su producción. Desde entonces, su desarrollo
ha sido creciente con el transcurso de las décadas, aunque a partir de
1980, y debido a la fuerte competencia con otras fuentes de proteínas
como la soja, la producción ha perdido rentabilidad en el mercado.

La principal ventaja frente a la soja reside en que la producción es
prácticamente inmediata y requiere de un bajo grado de tecnificación.
Normalmente se lleva a cabo en fermentadores, donde se induce el
crecimiento de las células microbianas, a las que se alimenta con
subproductos agrícolas e industriales . La biomasa se recolecta
posteriormente y se trata debidamente mediante procesos de secado
antes de ser comercializada. Para el ser humano se requiere un
tratamiento posterior que elimine ciertos compuestos que suponen
riesgos nutricionales, como es el alto contenido en ácidos nucleicos,
y garantice la seguridad y la calidad del producto.

Las proteínas microbianas son similares a las de la harina de pescado,
la soja o el suero descremado de la leche. Sus aplicaciones
alimentarias no se limitan a su consumo directo, sino que también
pueden utilizarse para desarrollar muchos productos derivados como
lípidos, proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN), hidratos de carbono
y vitaminas.

Actualmente, se está experimentando con ellas como solución a ciertos
problemas de salud; en concreto, como nutriente de control inmunitario
en pacientes con anemia, hiperglucemia e hipercolesterolemia. Incluso
algunas investigaciones han determinado su posible aplicación en el
tratamiento de enfermedades visuales, como la retinitis pigmentaria.
Es una muestra más del amplio abanico que ofrece la biotecnología para
el progreso, la sostenibilidad y el bienestar del hombre. Y todo
gracias a unos pequeños bichejos.

Bibliografía

[1] http://www.nutricionnatural.info/alimentos/proteina-unicelular.html
[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Spirulina.
[3] http://www.scribd.com/doc/179197/Single-Cell-Proteins.
[4] http://www.slideshare.net/tabareto/introduccion-proteinas.
[5] http://www.es.globaltalentnews.com/actualidad/noticias/4221/Una-proteina-bacteriana-que-devuelve-la-vista.html.

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Identificada una proteína que acelera la eliminación de células enfermas

Una investigación internacional en la que ha participado el Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha identificado una
proteína implicada en la regulación y la aceleración del mecanismo de
eliminación de células potencialmente peligrosas, según recoge un
estudio publicado en la edición digital de la revista 'Nature Cell
Biology'.

Los organismos multicelulares eliminan sus células muertas mediante
fagocitosis a través de señales que envía la célula dañada a una
célula vecina, con lo que se consigue mantener el tejido en estado
óptimo. "Esta especie de suicidio celular asistido recibe el nombre de
apoptosis y en los invertebrados, como Caenorhabditis elegans sobre el
que se ha realizado el estudio, la célula fagocítica va envolviendo a
la muerta hasta introducirla en su interior y digerirla, como una boa
que se come a su presa", explica Juan Cabello, uno de los
investigadores del estudio. "Sin embargo -apunta- en este caso la
célula moribunda es la que le pide a la célula sana, mediante una
señal que reproduce en su exterior, que acabe con ella. El organismo
busca siempre un equilibrio, por eso hay rutas que favorecen la
fagocitosis y otras que la impiden. En todo este proceso la proteína
SRGP-1 actúa como interruptor". "Si se inhibe la acción de esta
proteína, la señal se prolonga y se fagocitan también células dañadas,
que normalmente no se eliminan, con lo que se mantienen únicamente las
sanas", añade el investigador del CSIC Sergio Moreno, del Instituto de
Biología Molecular y Celular del Cáncer.

En el artículo publicado se explica que la proteína Srgp-1 es un
regulador negativo de la eliminación de las células tanto en C.
elegans como en mamíferos. La pérdida de su función daría lugar a una
mejora en la apoptosis celular, mientras que la sobreexpresión de
Srg-1 inhibiría la eliminación de las células muertas. Se ha propuesto
que C. elegans utiliza la maquinaria de eliminación como parte de un
mecanismo, primitivo y altamente conservado en la evolución, que
identifica y elimina células que no están unidas al tejido.

Según los especialistas los resultados de la investigación permiten
entender mejor algunos aspectos del desarrollo embrionario y abren
nuevas expectativas para combatir tumores. Además, el desarrollo de
investigaciones terapéuticas que aumentan la actividad de la
eliminación de las células dañadas podría ser útil en el tratamiento
de enfermedades autoinmunes.

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Láseres que simulan la excitación de neuronas ópticas

Respuesta de la "VCSEL-neurona" a un estímulo excitatorio. La
inyección de luz polarizada ortogonalmente (Pin⊥) conmuta la
polarización de la luz emitida por el VCSEL de paralela a ortogonal y
la VCSEL-neurona pasa de estado inactivo a activo. La conmutación se
produce a una potencia de entrada de tan solo 9μW. Al igual que en el
caso de la excitación en neuronas un incremento en la intensidad del
estímulo por encima del umbral de excitación no se traduce en un
aumento de la intensidad de la respuesta.

El Dr. Antonio Hurtado, perteneciente al grupo de Optoelectrónica de
la Universidad de Essex (Reino Unido), ha publicado recientemente un
trabajo en el que propone el uso de un láser de semiconductor de
cavidad vertical, VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, en
sus siglas en inglés) para reproducir funciones básicas de una
neurona. Mediante la inyección en el VCSEL de luz polarizada
(proveniente de uno o dos láseres externos) esta VCSEL‐neurona es
capaz de producir una respuesta "todo o nada" semejante a la que
ocurre en neuronas cuando se sobrepasa el umbral de excitación para
producir un potencial de acción. Además, la inyección externa de
luz polarizada induce una conmutación de la polarización de la luz
emitida por el VCSEL entre dos estados diferenciados (referidos como
polarizaciones "paralela" y "ortogonal") y que son utilizados para
determinar el estado de la VCSEL‐neurona: cuando la polarización es
"ortogonal" se considera que la VCSEL‐neurona está activa y cuando es
"paralela" inactiva. Mediante esta sencilla técnica que combina la
inducción de una respuesta "todo o nada" con conmutación de
polarización asociada (Figura 1) es posible reproducir la respuesta
de una neurona biológica a un estímulo excitatorio o inhibitorio.

Cabe destacar también que los VCSELs poseen una serie de ventajas
inherentes en comparación con otro tipo de láseres, lo que los
convierten en unos dispositivos idóneos para imitar el comportamiento
de las neuronas biológicas. A sus bajos costes de fabricación, hay
que añadir su reducido consumo de potencia, gran eficiencia de acoplo
a fibras ópticas, y su facilidad para ser integrados en circuitos con
gran número de elementos (arrays en 2 dimensiones por ejemplo). Por
otro lado, son un buen modelo de células neuronales ya que permiten
una amplia interconexión con bajos niveles de interferencia a la vez
que son capaces de operar a muy alta velocidad.

Preguntado por las nuevas implicaciones y posibles aplicaciones
prácticas de este trabajo el Dr. Antonio Hurtado se mostró confiado
al destacar que "hemos descrito un modelo de una neurona óptica
individual basada en un VCSEL que es capaz de trabajar a una velocidad
mayor que las propias neuronas biológicas y que se puede desarrollar
usando una técnica experimental muy sencilla. En nuestra opinión,
este trabajo abre la puerta al uso de estos dispositivos para nuevas
aplicaciones en campos muy diversos, que van desde las redes ópticas
neuronales y la computación óptica a la neurociencia."

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Biocarburantes celulósicos

Se pueden producir biocombustibles es interesante por varias razones.
La que te mencionaba al principio de que su uso no contribuiría de
forma neta al calentamiento global (el CO2 que se emite es el CO2 que
las plantas captaron), lo que convertiría al combustible en una fuente
de energía renovable. ¡Claro! Las plantas toman el CO2 del aire y su
transformación en combustible lo devuelve, en un bucle cerrado. Es un
concepto radicalmente distinto del de usar combustibles fósiles, en el
que tomas CO2 que se retiró de la atmósfera hace millones de años y lo
añades. De golpe, además. Por otro lado, aumentaría probablemente los
ingresos del sector agrícola. Y cambiaría la situación geopolítica al
fomentar el abastecimiento local de combustibles.

Pero no todo es color de rosa. La producción de biocombustibles puede
competir por los suelos cultivables con la comida. Requieren, al menos
inicialmente, de subvenciones, lo que conllevaría un notable gasto
público, que debe merecer la pena inequívocamente (es decir, que
apostar por los biocombustibles podría desviar recursos de otras
soluciones que resulten mejores, realmente). Y la generación de
biocombustibles no es gratis. Incluso, durante su síntesis se produce
CO2, que habría que tener en cuenta a la hora de hacer un balance
completo. Sí, sé que al principio te decía que su uso no producía
descarga neta de CO2. Pero su elaboración sí. Bajo la forma de
fertilizantes para las plantas, combustible para las máquinas,
destilado de las materias primas… Esto se podría evitar si para
producir biocombustibles se usaran sólo biocombustibles. Así se
evitarían emisiones netas de CO2.
Resumiendo, yo creo que los biocombustibles son una buena idea, si
cumplieran tres premisas.
• Primera, no restar comida.
• Segunda, no aumentar la superficie cultivada.
• Tercera, producirse con los propios biocombustibles para evitar
emisiones netas de CO2.

Son restricciones exigentes, pero inevitables. Y que no solucionan el
problema de sustituir el petróleo, pero que pueden dar un 10% de
alivio. Y es que es probable que el futuro no esté hecho de una
solución, sino de un mosaico de ellas. Y es posible que los
biocombustibles sean parte de la solución. O quizá no. Por eso te
cuento. Para que puedas saber y tomar buenas decisiones.

Fuente: http://tinyurl.com/yj4ma9y

Existen biocombustibles de primera generación. Que emplean los mismos
productos vegetales que nosotros comemos o que damos al ganado. Se
trata de materiales fáciles de procesar y relativamente baratos. Pero
no cumplen con la primera premisa. Nos quitan comida y presionan sobre
los precios de la que no nos quitan. Y para evitar esos daños aparecen
los biocombustibles de segunda generación.

Los de segunda generación, o celulósicos, emplean residuos vegetales.
Serrín y restos de construcción, residuos agrícolas y cultivos leñosos
de crecimiento rápido. Estos materiales son abundantes, baratos y no
deberían afectar a la producción de alimentos. Tampoco son inocuos,
ojo, que muchos de ellos deberían terminar fertilizando suelos
(especialmente los residuos agrícolas). Pero a las alturas que
estamos, lo inocuo no existe.

¿Cuánto petróleo ahorrarían? En EE.UU., los autores calculan que la
biomasa celulósica de aquel país servirá para sustituir la mitad del
consumo de combustibles para automoción. Y a nivel mundial, aunque es
más difícil de calcular, es posible que la biomasa celulósica total
pueda equivaler a entre 1 y 5 veces la producción mundial anual de
petróleo de 2009 (unos 30.000 millones de barriles). Un enorme
potencial.

Pero… Ha habido avances, sí, aunque faltan las técnicas definitivas.
La materia prima es la celulosa. Que está hecha de glucosa, pero
dispuesta de tal manera que forma una esqueleto molecular rígido,
intrincado. Curioso que no podamos comer con provecho la celulosa,
aunque esté hecha de lo mismo que el azúcar. Y es que en ella, las
glucosas están ordenadas de forma diferente. Sí, sí, la celulosa es
una molécula digna de conocer (te la cuento pronto, prometido).

Fuente: http://tinyurl.com/yfd9qv3

Ya existía una vieja técnica, de principios del siglo XX. Que, además,
se usó profusamente durate la Segunda Guerra Mundial por el ejército
alemán para convertir carbón en petróleo, por las dificultades de
suministro que tenían. Si se trata la celulosa a altas temperaturas, y
se añade oxígeno, rinde un gas, llamado syngas, rico en CO, H2 y
alquitranes. El cual puede convertirse en combustible líquido mediante
un proceso denominado de Fischer-Tropsch. es un procedimiento bien
conocido, pero resulta caro y consume mucha energía.

Otra posibilidad es calentar la celulosa a menos temperatura
(300-600ºC) en un entorno libre de oxígeno. Eso rinde biopetróleo y un
residuo sólido parecido al carbón. el biopetróleo no es como el
petróleo geológico. Es mucho más ácido y menos calorífico. Tan ácido
que dejaría inservibles los motores. Por tanto, habría que refinarlo.
Por cierto, que este método también acepta residuos animales. De
hecho, en una refinería ubicada en Texas se logran 45.000 litros
diarios de diésel a partir de los residuos orgánicos de mataderos, y a
buen precio.

Hay una variante de este método que somete a la celulosa a
temperaturas de 500ºC durante un segundo. Eso la descompone en
moléculas pequeñas, aún rícas en O. Elemento que abunda en la celulosa
y que hay que quitar si se quiere producir combustible (hecho, sobre
todo, de C y H). Eso se logra con catalizadores que producen
gasolinas. El proceso dura unos 14 segundos pero aún está por
desarrollar una planta prototipo.

Todos esos tratamientos han de mejorarse antes de volverse prácticos,
comerciales. Deben romper la celulosa de modo barato, sin producir
materiales tóxicos, con bajo consumo de energía, rindiendo
concentraciones elevadas de azúcares fermentables y aptos para
convertirlos en biocombustibles, y a costes competitivos con el
petróleo. Y, por desgracia, aún no han cumplido esos requisitos. Todos
y cada uno.

Sí hay una técnica que es prometedora (AFEX, la llaman). Cocer bajo
presión la biomasa a 100ºC, con amoniaco. Cuando se reduce la presión
el amoniaco se evapora y se retira, con lo que sólo queda la mezcla de
azúcares, con un rendimiento del 90%. Y a partir de ella, se obtendrá
el biodiesel.

En resumen, las técnicas están cerca de ser comerciales y hay que ir
mirando los problemas desde ya. Principalmente el problema de la
competencia entre biocombustibles y comida. Ante esa disyuntiva el
mercado no sabe hacer las cosas bien, no es un buen tomador de
decisiones. Porque el mercado sabe asignar recursos de modo eficiente
para la producción, pero no para que un recurso llegue a todos. El
mercado sabe establecer precios, pero el precio marca el límite entre
los que tendrán el recurso y los que no.

Y la comida es imprescindible en un mundo de más de 6.000 millones de
personas. Coger un coche no.

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Desechos orgánicos urbanos, energía del futuro

Sin duda, la palabra "basura" ha significado y para mucha gente aún
significa algo despectivo, algo que carece de valor y de lo que hay
que deshacerse, sin embargo, la conversión de los desechos urbanos en
energía es posible con el uso de nuevas tecnologías como la digestión
anaerobia.

Esta tecnología, llevada a cabo en plantas de metanización, permite
aprovechar el potencial energético de los residuos y contribuye a la
reducción significativa de la cantidad de materia orgánica llevada a
los vertederos, que se traduce en una menor emisión incontrolada de
metano.

EL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA

La digestión anaerobia es un proceso biológico complejo en el que la
materia orgánica, en ausencia de oxígeno y mediante la acción de
distintos grupos de microorganismos, se descompone en biogás (55-80%
de metano, 20-45% de dióxido de carbono, 0-5% de hidrógeno, sulfuro de
hidrógeno y otros gases) y en digestato, que es una mezcla de
productos minerales (nitrógeno, fósforo, potasio y calcio, entre
otros) y compuestos de difícil degradación. En la digestión anaerobia
de la materia orgánica se distinguen cuatro fases: hidrólisis, o
acidogénesis), acetogénesis y metanogénesis.

1. Hidrólisis:

Los compuestos orgánicos complejos, no pueden ser utilizados
directamente por los microorganismos a menos que se hidrolicen en
compuestos solubles que puedan atravesar la membrana celular. La
hidrólisis es, por tanto, el primer paso necesario para la degradación
anaerobia de substratos orgánicos complejos.
• Los glúcidos son hidrolizados a azúcares.
• Las proteínas son hidrolizadas a aminoácidos.
• Los lípidos son degradados a ácidos grasos de cadena larga y glicerol.

2. Fermentación acidogénica

Las bacterias acidificantes transforman la materia orgánica disuelta,
originando una gran variedad de productos de fermentación. Los
productos finales son principalmente ácidos grasos volátiles (acetato,
propionato, butirato, succinato), así como pequeñas cantidades de
ácido láctico, etanol, dióxido de carbono e hidrógeno.

3. Acetogénesis:

Mientras que algunos productos de la fermentación acidogénica pueden
ser metabolizados directamente por los microorganismos metanogénicos
(hidrógeno y acetato), otros (valeriato, butirato, propionato, algunos
aminoácidos, etc.) necesitan ser transformados por las bacterias
acetogénicas en productos más sencillos (acetato, dióxido de carbono e
hidrógeno), para que sirvan de sustrato a las metanogénicas.

4. Metanogénesis:

Es la etapa final del tratamiento, que implica dos tipos de
reacciones, aquellas en las que el dióxido de carbono y el hidrógeno
se combinan para producir metano y agua, y las que convierten el
acetato en metano y dióxido de carbono.
Los microorganismos metanogénicos pueden ser considerados como los más
importantes dentro del consorcio de microorganismos anaerobios, ya que
son los responsables de la formación de metano y de la eliminación del
medio de los productos de los grupos anteriores, siendo, además, los
que dan nombre al proceso general de biometanización.

APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁS

La digestión anaerobia se produce de forma natural cuando se dan las
condiciones adecuadas. A nivel industrial se puede controlar la
reacción para optimizar el proceso y aprovechar el biogás desde el
punto de vista energético: debido a su alto contenido en metano, tiene
un poder calorífico alto (entre 4500 y 6500 kcal/m3), por lo que salvo
por el contenido en H2S, es un combustible ideal.

Las aplicaciones energéticas principales del uso del biogás son las
eléctricas y las térmicas, aunque se pueden dar las dos conjuntamente
en instalaciones de cogeneración, siendo ésta una de las aplicaciones
más racionales que se puede hacer del biogás. Por lo general, la
electricidad se vende a la red y el calor se emplea en el propio ciclo
industrial para el calentamiento de los digestores o en otros procesos
que requieran calor.

El biogás se emplea con menos frecuencia para la iluminación (mediante
lámparas especiales), para la obtención de trabajo mecánico (a través
de motores) y para la calefacción (mediante quemadores y estufas
adaptadas). Por otra parte, el uso del biogás para vehículos es
posible, pero se encuentra muy limitado por una serie de problemas
técnicos, logísticos y de seguridad.

Actualmente las principales limitaciones del proceso, es decir, los
elevados costes y la baja productividad, impulsan la necesidad de
futuras investigaciones encaminadas a mejorar el proceso de digestión
anaerobia contribuyendo no solo a la disminución de contaminantes como
el metano, sino también a la producción de fuentes de energía
renovables como el biogás.

BIBLIOGRAFÍA

[1] BIO-METHANE & BIO-HYDROGEN. Status and perspectives of biological
methane and hydrogen production. Dutch Biological Hydrogen Foundation.

[2]CIEMAT. La Biomasa como fuente de Energía y Productos para la
Agricultura y la Industria.

[3]Flotats,X., Bonmatí,A., y Seró, M. Clasificación de tecnologías de
digestión anaerobia. Aplicación al aprovechamiento energético de
residuos ganaderos.

[4]Hakemian AS et al. The biochemistry of methane oxidation. Annu Rev
Biochem. 2007; 26:223-41

[5]Knapp C. W. et al. Methane monooxygenase gene expression mediated
by methanobactin in the presence of mineral copper sources. 2007

[6]Schäfer, G. et al. Bioenergetics of the Archaea. Microbiology and
molecular biology reviews. 1999, p. 570-620

[7]Valentine, D.L. et al. New perspectives on anaerobic methane
oxidation.Enviromental Microbiology. 2000 477-484

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EES SECCION:1

Procesos de producción de enzimas para detergentes

Bacillus licheniformis
¡Las enzimas limpian la ropa! Hoy en día las enzimas, presentes en
numerosos procesos industriales, también forman parte de las
actividades domésticas [1]. Efectivamente, tu detergente contiene
minúsculas cantidades de enzimas que se encargan del trabajo sucio,
quitar las manchas. Aquellas manchas que contienen proteínas, como las
de vino tinto, café o tomate, son difíciles de eliminar, ya que no se
disuelven en agua con facilidad y a elevadas temperaturas tienden a
actuar como un pegamento en las fibras textiles de la ropa arrastrando
consigo otros componentes y dificultando su extracción.

Fue el alemán Otto Röhm quien, en 1913 lanzó el primer detergente
enzimático de la historia, Burnus, basado en un extracto de páncreas
de cerdo que contenía tripsina, una enzima del aparato digestivo. Para
comprobar su eficacia Otto y su mujer lo utilizaron para lavar su ropa
interior, descubriendo que era excelente. El detergente Burnus fue
algo revolucionario, se comercializaba en forma de pastilla y la
enzima era tan eficaz que sólo hacia falta emplear una pequeña
cantidad de producto.

En la década de los 60, el 80% de todos los detergentes de lavandería
contenía ya enzimas, fundamentalmente proteasas, encargadas de digerir
las proteínas que provocan la suciedad. La empresa Novo Nordisk fue la
primera en comercializar una de estas enzimas limpiadoras: Alcalaseâ.
A finales de los 80 el mercado de los detergentes enzimáticos estaba
copado por proteasas, pero poco a poco se fueron introduciendo otras
enzimas como lipasas, amilasas y reductasas.

Las ventajas que presenta la aplicación de estas enzimas en la
industria de detergentes son:

•Mejora del rendimiento de lavado

•Reducción de los costes energéticos y el consumo de agua

•Bajo impacto ambiental, son biodegradables

•Cortos periodos de lavado

•Limpieza total

Muchas de estas enzimas son producidas a partir de bacterias
alcalófilas, especialmente Bacillus licheniformis que produce la
conocida enzima subtilisina. Presentan un pH óptimo entre 9 y 10 de
tal forma que permanecen activas en la solución del detergente.

La forma de obtención de subtilisina a nivel industrial puede
describirse de forma sencilla a través de los siguientes pasos:

•Las células de B. licheniformis se introducen en un tanque denominado
biorreactor, con una capacidad entre 10.000 y 50.000 L, que
proporciona el oxígeno necesario para vivir mediante un mecanismo de
agitación.

•Allí se alimentan de una mezcla de almidón, harina de soja y proteína
de leche.

•Comienzan a crecer y a las 10-20 horas se observa que excretan la
proteasa al medio.

Estructura subtilisina

Por último la separación y concentración de la proteasa se lleva a
cabo mediante centrifugación seguida de ultrafiltración.

En los últimos años, el desarrollo de la Enzimología combinado con el
de la Ingeniería Genética ha conducido a lo que hoy se conoce como
Ingeniería de enzimas o proteínas. Consiste en modificar una enzima
existente o crear una nueva enzima con las propiedades específicas
deseadas a través de las técnicas de modificación del material
genético.

Bibliografía:

[1] http://www.adox-sa.com.ar/la/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=103

[2] Enzimas y proteínas de interés industrial. Universidad de Zaragoza. España

[3] Susan Aldridge (1999): "El hilo de la vida. De los genes a la
ingeniería genética" Cambridge University Press. Madrid.

[4] http://darwin.usal.es/profesores/pfmg/sefin/MI/tema24MI.html.

[5] http://masabadell.wordpress.com/2009/03/18/636/

[6] http://www.slideshare.net/Zuleika86/metagenmica-y-sus-aplicaciones-industriales-presentation.

[7]https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2004/2/BT53C/1/material…/51235

NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
EES SECCION:1