LEÓN
Genes que transforman los desechos
Investigadores del INBIOTEC trabajan en un proyecto para producir bioplásticos partiendo de residuos agrícolas
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Imagínate un mundo que camina con la vista puesta en el medio ambiente; todo gira alrededor del planeta, del valor de sus recursos y de la importancia de cómo se utilizan. Sería un sueño porque cambiaría el elevado consumo de residuos fósiles por recursos naturales renovables. Una entelequia que para convertirse en realidad requiere la intervención de la investigación y la innovación.
En este punto aparece el equipo formado por investigadores del Instituto de Biotecnología de León (INBIOTEC), de la Universidad de Alcalá de Henares y del Instituto Tecnológico del Plástico de Valencia, que busca la revalorización de subproductos agrícolas, a través del uso de procesos biotecnológicos, y la posterior transformación de las moléculas producidas, mediante procesos químicos, en productos de alto valor añadido como bioplásticos.
BIOPOLREX –así se llama el proyecto– tiene una duración de 36 meses y está financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. Su objetivo, explica el investigador y profesor asociado de la Universidad de León Carlos García Estrada, consiste en pasar de residuos agrícolas a bioplásticos avanzados, usando para ello catalizadores basados en metales abundantes.
El INBIOTEC se centra en la posibilidad de la manipulación génica de microorganismos por medio de la biotecnología para producir moléculas básicas de interés, las cuales se polimerizarán mediante sistemas químicos para generar polímeros de base biológica y sostenibles.
«Nuestra experiencia en la biotecnología microbiana hace que nos encarguemos de la transformación de los residuos de paja de maíz y pulpa de remolacha recogidos en la provincia de León en moléculas precursoras, que después son transformadas en polímeros por el grupo de la Universidad de Alcalá de Henares, gracias a su experiencia en polimerización catalítica. Finalmente, el Instituto Tecnológico del Plástico de Valencia se encarga de la polimerización mediante extrusión reactiva», detalla.
Por tanto, la meta es desarrollar sistemas catalíticos para la producción de bioplásticos a partir de moléculas de tipo terpenoide sintetizadas por microorganismos modificados genéticamente, y que toman como base subproductos agrícolas. Los polímeros de tipo biológico generados, tal y como indica, se destinarán a aplicaciones tales como adhesivos, aditivos para otros bioplásticos, recubrimientos, entre otros.
En su opinión, la innovación de la iniciativa reside en la revalorización de subproductos agrícolas mediante la aplicación de la biotecnología microbiana, es decir, hacer que un residuo de escaso valor, tras su biotransformación, alcance un nuevo uso de mayor valor económico. En este caso, mediante su uso como sustrato de cultivo microbiano y en un contexto de bioeconomía y economía circular donde la producción de cero residuos es el objetivo.
Levadura que se emplea en esta investigación. EL MUNDO
Para cruzar la línea de meta, los investigadores se acompañan de un importante aliado, la biotecnología, en concreto la ingeniería genética. Gracias a ella, cuenta García Estrada, introducen en los microorganismos genes que no están en ellos de forma natural para que puedan producir a partir de los desechos del campo, esas moléculas básicas que sirvan para, más tarde, mediante ingeniería química, transformarse en polímeros.
En esta línea, recalca que la ingeniería genética es la manipulación directa de los genes de un organismo para modificarlos, eliminarlos, duplicarlos o introducir una serie de genes que no están en un organismo de manera natural. La ventaja de esta tecnología, a su parecer, es que permite aprovechar unas determinadas características positivas de un organismo para algo en concreto y, además, sumarle otras que de manera natural no posee, con el fin de optimizar un proceso biotecnológico.
En este caso particular, señala que aprovechan la buena capacidad que tienen algunos microorganismos para crecer sobre residuos agrícolas y producir moléculas precursoras de tipo terpenoide, para, a continuación, mediante ingeniería genética, dotarles de la capacidad de transformar esas moléculas básicas en otros derivados de interés, que son los que a través de ingeniería química se transformarán en precursores de bioplásticos.
«Gracias a la ingeniería genética, los científicos podemos crear organismos a la carta mediante la manipulación de genes propios o la incorporación de otros de diferentes especies, para así dar solución a problemas y mejorar el rendimiento económico y comercial de procesos de interés. Todo ello siempre bajo estrictos criterios de bioética y siguiendo la normativa vigente».
Pigmentos producidos por la levadura. EL MUNDO
Y es que, según defiende Carlos García Estrada, crear un organismo a través de ingeniería genética que tenga una capacidad para un proceso en concreto supone «un ahorro considerable» de los costes del proceso de producción. Por ejemplo, dice que, si se genera un microorganismo que fuese capaz de sintetizar una molécula que produce naturalmente una planta mediante la introducción de los genes de la planta en ese microorganismo, se podría dar lugar a una producción mucho mayor de esa molécula al llevar a cabo el crecimiento del microorganismo en un fermentador de gran capacidad.
«Esto se debe a que un microorganismo tarda mucho menos en crecer que una planta y alcanza una mayor biomasa, con lo cual la producción específica será mayor. Además, el proceso de purificación del producto también se vería beneficiado, ya que el microorganismo modificado genéticamente solo producirá el compuesto de interés y no otros derivados como podría ocurrir en la planta, dando lugar a una purificación más eficaz de la molécula», sostiene.
El investigador del INBIOTEC afirma que el sector agrícola tiene «un gran peso», en León, y por ello existen ventajas competitivas en el desarrollo de la bioeconomía, gracias a la disponibilidad de suelo, infraestructura y actividad agrícola y la existencia de amplios recursos procedentes de la biomasa. De igual forma, agrega que confluyen los patrones de especialización económica, científica y en tecnologías facilitadoras esenciales, que son «necesarios» para hacer de la bioeconomía un modelo de especial potencial atendiendo a la Estrategia de Especialización Inteligente (RIS3) 2014-2020.
«León es la provincia española con mayor superficie cultivada de maíz con cerca de 65.000 hectáreas, lo que supone algo más del 50% de la producción en Castilla y León, y alrededor del 15% de la producción de todo el país» , informa García Estrada, antes de apuntar que Castilla y León es la comunidad autónoma que produce más remolacha, alcanzando valores en torno al 80% de la remolacha azucarera nacional.
En esta línea, puntualiza que la producción agrícola en los extensos regadíos leoneses da lugar a unas 20.000 toneladas anuales de paja de maíz y unas 40.000 toneladas de pulpa seca de remolacha, subproductos de especial relevancia desde el punto de vista de su escaso valor de mercado y el potencial aprovechamiento como materia prima en procesos de biorrefinería de segunda generación.
Datos que, a su juicio, invitan a pensar que BIOPOLREX podría considerarse «estratégico» para ofrecer «nuevas oportunidades al mundo rural», donde reside la fuente de materia renovable llamada a crear «una nueva revolución» al ser capaz de sustituir a los hidrocarburos fósiles: la biomasa.
De cara a los próximos años, avanza que el Instituto de Biotecnología de León trabaja en dos líneas principales de actuación. La primera se centra en la realización de proyectos de I+D+i financiados por diferentes instituciones en programas competitivos; además de la contratación directa por parte de empresas del sector farmacéutico, cosmético o agroalimentario.
La segunda línea de actuación tiene su origen en las iniciativas convocadas por el Instituto para la Competitividad Empresarial (ICE). Y es que el INBIOTEC, como único centro de Biotecnología de Castilla y León, participa en dicho programa para la realización de proyectos con empresas y otros centros tecnológicos.