Aplicaciones de la Biotecnología Industrial

Biotecnología Industrial

Aplicaciones de la Biotecnología Industrial

El nacimiento de la biotecnología moderna se asocia con el desarrollo, a escala industrial, de los procesos de fabricación de penicilina. Durante la Segunda Guerra Mundial los antibióticos tenían una gran demanda y estimularon el esfuerzo colectivo de ingenieros químicos y microbiólogos para obtener una gran producción de penicilina por métodos fermentativos.

Más tarde, la moderna industria biotecnológica se planteó como objetivo el uso de enzimas. Las enzimas son los principios activos de los microorganismos y en realidad los responsables de las bioreacciones. A diferencia de los microorganismos, las enzimas tienen la ventaja de que pueden manipularse casi como una molécula química, no tienen tantas reacciones secundarias y no se multiplican, por lo que no surgen problemas de biomasa. Sin embargo, esto último, puede llegar a ser un inconveniente, ya que las enzimas muchas veces necesitan coenzimas o mediadores para actuar y, una vez desactivadas, se hacen inútiles para las bioreacciones.

Las primeras aplicaciones de las enzimas en la industria biotecnológica fueron la fabricación de edulcorantes (por ejemplo, obtención de jarabe de fructosa a partir del trigo) y el empleo de lipasas y proteasas en los detergentes para eliminar las manchas difíciles en los tejidos.

El  sector industrial  se ha dedicado a crear, desarrollar y comercializar una gama de productos obtenidos mediante manipulación genética, biología molecular o por la aplicación controlada y dirigida de microorganismos o partes de ellos.

Si nos fijamos en una aplicación más industrial, podemos definir los campos de la biotecnología en relación con los productos obtenidos.

• Producción de biomasa microbiana para alimentación animal.

• Producción microbiana de sustancias químicas, como ácido cítrico, ácido glutámico, aminoácidos, etc.

• Producción enzimática de sustancias químicas especiales, como determinados isómeros ópticos,etc.

• Producción microbiana o enzimática de antibióticos y vitaminas.

• Producción a gran escala de sustancias químicas anteriormente producidas a partir del petróleo, como etanol, butanol, acetona, ácido acético, etc.

• Producción, a partir de células animales o vegetales o de microorganismos genéticamente modificados, de antígenos, anticuerpos, agentes terapéuticos y de diagnóstico que anteriormente se fabricaban a partir de organismos superiores.

• Productos para la agricultura y la ganadería. Este método supone la mejora de las especies de plantas y animales por ingeniería genética y resulta mucho más rápido y efectivo que los métodos utilizados hasta ahora (esquejes o selección y cruzamiento de especies).

• Productos para la industria alimentaria, por ejemplo: enzimas, coadyuvantes alimentarios y, sobre todo, un mayor conocimiento de los procesos de fermentación utilizados desde siempre con la posibilidad de seleccionar mejor los microorganismos e incluso de mejorarlos genéticamente.

• Tecnologías más limpias o menos contaminantes. La obtención de una tecnología sin riesgos ambientales —o con los mínimos—, como resultado de la aplicación de las diferentes áreas de la biotecnología, puede considerarse también un producto obtenido a partir de la biotecnología y ser aplicable a diferentes sectores industriales.

Si nos fijamos en el tipo de proceso, obtenemos otra distribución de los campos o áreas de la biotecnología:

• ADN recombinante (ingeniería genética). Esta técnica es la base de los procesos de obtención de enzimas, hormonas, anticuerpos, vacunas, etc.

• Cultivo de células vegetales y proteínas unicelulares. Esta técnica se utiliza en la producción de sustancias químicas como esteroides, alcaloides, proteínas unicelulares para la producción de biomasa, etc.

• Fermentaciones industriales. Esta técnica es muy antigua, pero hoy en día estamos en condiciones de controlarla e incluso dirigirla hacia donde más interese. Mediante la fermentación se obtienen alimentos, antibióticos y productos químicos.

• Biocatálisis. Esta técnica está en alza y tiene un amplio espectro de aplicaciones; por ejemplo, con biocatalizadores se obtienen alimentos y sustancias químicas. Los biosensores y algunos equipos de diagnóstico utilizan también biocatalizadores. Además, actualmente se aplican biocatalizadores para conseguir tecnologías más limpias en sectores como las industrias textil, papelera, de curtidos, etc.

• Biorremediación. En el tratamiento y reutilización de residuos se aplica cada vez más la biotecnología.

De hecho, es el campo que presenta una gama más amplia de aplicaciones. Así, se utilizan

métodos biotecnológicos en la detoxificación de tierras contaminadas por herbicidas, en el tratamiento de aguas residuales, en la recuperación de residuos industriales —por ejemplo, el suero de quesería o los residuos de celulosa—, etc.

• Ingeniería de procesos. Alrededor de las aplicaciones biotecnológicas se ha desarrollado una industria que aplica los métodos de la ingeniería química a los procesos biotecnológicos. Por ejemplo, encontramos la ingeniería de procesos en la filtración y pretratamiento de efluentes, reciclado de aguas, extracción de productos, recuperación de catalizadores y microorganismos, etc.

En definitiva, una definición práctica de biotecnología es muy amplia y, además, cambia con el tiempo debido al rápido desarrollo de nuevas técnicas en este campo y a nuevos descubrimientos en biología molecular, que abren constantemente nuevas perspectivas.

Las aplicaciones de la biotecnología son muy diversas y sus ventajas, tan obvias que de una forma u otra las industrias ya la están aplicando en sus procesos productivos. Algunos de los sectores industriales que han implementado procesos biotecnológicos en su producción son los siguientes:

• agricultura,

• Ganadería,

• Acuicultura,

• Silvicultura,

• Farmacia,

• Diagnóstico,

• Química fina,

• Química forense,

• Alimentación,

• Jabones y detergentes,

• Textil,

• Papel,

• Biorremediación.

La biotecnología ha permitido a estos sectores hacer productos nuevos o mejores, muchas veces ahorrando tiempo y energía, y más respetuosos con el entorno.

La industria biotecnológica puede dividirse en dos grandes campos: la industria que produce organismos manipulados, o parte de ellos, y la industria que utiliza estos organismos, o parte de ellos, para obtener productos o servicios. En este trabajo nos centraremos en el segundo, la industria que aplica los microorganismos o parte de ellos —principalmente enzimas— en la obtención de bienes y servicios; y dentro de ésta, en aquellas industrias que utilizan esta tecnología para mejorar el rendimiento de sus instalaciones con el fin de aprovechar mejor la energía y las materias primas o para tratar los residuos producidos de una forma más ecológica.

Las empresas utilizan la biotecnología industrial para:

• reducir costes,

• incrementar ganancias,

• aumentar la calidad de los productos,

• optimizar el proceso y su seguimiento,

• mejorar la seguridad e higiene de la tecnología,

• cumplir la legislación ambiental.

Referencias.

Aplicaciones de la Biotecnología para la Industria. Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia (CAR/PL),  obtenido el 27 de abril de 2011 desde,

Referencia en http://www.google.com/search

Colaborador:

Ing. Karen Dyrcee Sarmiento Marrufo
Coordinador de Programa Educativo Ingeniería en Biotecnología
Universidad Politécnica de Quintana Roo
ksarmiento@upqroo.mx