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La BiotecnologA�a Industrial: una realidad hoy, una necesidad maA�ana

Escrito por Redacción el 9 febrero, 2009 en Reportajes
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Beneficios de la BiotecnologA�a Industrial

Si observamos la vida desde un punto vista puramente mecanA�stico, podemos decir que un ser vivo es una mA?quina capaz de procesar una serie de compuestos (principalmente de origen orgA?nico) para transformarlos en energA�a, biomasa y otros subproductos. Lo que hace a esta mA?quina ser tan especial es que tanto las materias primas como los productos finales se integran en los ciclos naturales de sus componentes, (fundamentalmente carbono), de manera que no se generan residuos netos, ya que A�stos son reutilizados por otros sistemas biolA?gicos como materia prima, cerrando asA� el ciclo. Por otro lado, las reacciones de transformaciA?n se llevan a cabo a temperatura ambiente, en fases acuosas no tA?xicas y sin necesidad de un aporte alto de energA�a. Todas estas caracterA�sticas son las que la BiotecnologA�a Industrial trata de aprovechar para la fabricaciA?n de sustancias quA�micas o bienes de equipo y de consumo, de manera que estos procesos tengan el menor impacto posible sobre el medio ambiente, sin renunciar a su eficacia A? prestaciones. Concretamente, las soluciones aportadas por la BI (BiotecnologA�a Industrial) consiguen mejorar los procesos industriales en los siguientes aspectos:

  • Empleo de materias primas renovables, que por definiciA?n son inagotables, con la consiguiente liberaciA?n de la dependencia de fuentes fA?siles tales como carbA?n y sobre todo petrA?leo.
  • Aprovechamiento de desechos agrA�colas, forestales A? industriales, a los que se revaloriza, a la vez que se evita su acumulaciA?n A? eliminaciA?n de manera tA?xica y/o inA?til.
  • ReducciA?n del uso de solventes orgA?nicos o tA?xicos, con las consiguientes ventajas en cuanto a salud laboral y riesgos medioambientales.
  • ReducciA?n de la generaciA?n de residuos y subproductos (tA?xicos en muchos casos), lo que conlleva a una disminuciA?n de vertidos y desechos industriales, o bien sustituciA?n de A�stos por otros de menor o ninguna toxicidad.
  • Menor consumo de energA�a y por tanto menor emisiA?n de gases de efecto invernadero (GEI), cuya acumulaciA?n en la atmA?sfera es la causante del cambio climA?tico.
  • SustituciA?n de fuentes de energA�a fA?sil por fuentes de origen biolA?gico, lo que tambiA�n conlleva un descenso en las emisiones netas de GEI.

En definitiva, se trata de acercar lo mA?s posible la idea de sostenibilidad al sector industrial, es decir, poder cubrir nuestras necesidades sin comprometer la capacidad de generaciones futuras de cubrir las suyas, tal y como ocurre con los seres vivos en su estado natural.

Pero, ademA?s de estos objetivos de sostenibilidad, la BI tambiA�n busca mejorar el rendimiento econA?mico de sus productos, de manera que los costes de fabricaciA?n se reduzcan y ello repercuta en una mejora en la relaciA?n coste / beneficio. Un claro ejemplo lo constituye la industria textil: la sustituciA?n de procesos de lavado y blanqueado de tejidos por tratamientos enzimA?ticos ha reducido el consumo de agua y energA�a un 50%, con el consiguiente ahorro econA?mico. No obstante, a pesar del constante progreso en investigaciA?n cientA�fico-tA�cnica, muchos sistemas biolA?gicos siguen siendo limitados en cuanto a su productividad o rendimiento, lo cual no ofrece ahorro, e incluso encarece, el proceso de elaboraciA?n. En estos casos, las ventajas econA?micas vienen derivadas de la superior calidad de los procesos biotecnolA?gicos, ya que ahorran costes adyacentes de almacenamiento y tratamiento de residuos, eliminan la necesidad de medidas medioambientales exigidas por la legislaciA?n, y ofrecen acceso a materias primas mA?s baratas. Estas ventajas cualitativas a menudo contrarrestan las posibles deficiencias en productividad. Por otro lado, los estA?ndares de calidad medioambiental son un valor atractivo para el cliente, lo que aumenta la competitividad del producto en el mercado. AsA�, teniendo en cuenta todos los gastos de producciA?n, tanto directos como indirectos, y los potenciales beneficios, la introducciA?n de procesos biotecnolA?gicos cualitativamente superiores supone un incremento en el balance econA?mico final. Todo esto sin contar con que los niveles de calidad requeridos para ciertos productos sA?lo pueden ser alcanzados mediante biotecnologA�a.

Los productos de la BiotecnologA�a Industrial

La diversidad de procesos donde es posible incorporar soluciones biotecnolA?gicas hace difA�cil establecer un listado pormenorizado de productos que pueden fabricarse mediante BiotecnologA�a Industrial. A continuaciA?n, se hace referencia a grandes familias de productos. Aunque muchos de ellos son productos a�?clA?sicosa�?, de amplio uso, tambiA�n existen lA�neas de productos novedosos, provenientes exclusivamente de la biotecnologA�a, que ofrecen soluciones a determinadas demandas A? mejoran en competitividad a los productos existentes hasta ahora.

  • Productos quA�micos a granel (a�?Bulk Chemicalsa�?). Se consideran productos de esta categorA�a aquA�llos cuya producciA?n anual mundial excede las 10.000 toneladas. Tal como se ha comentado anteriormente, algunos de ellos, como acetona y butanol, se obtenA�an por mA�todos biotecnolA?gicos hasta mediados del siglo XX. Actualmente, las modernas tA�cnicas de MicrobiologA�a Industrial permiten aprovechar las propiedades de muchos microorganismos para sintetizar compuestos bA?sicos tales como A?cidos orgA?nicos, vitaminas o glicoles. MA?s aA?n, la IngenierA�a GenA�tica y MetabA?lica permite reprogramar el metabolismo microbiano para maximizar la producciA?n del compuesto de interA�s e incluso para dotar al microorganismo en cuestiA?n de la capacidad para sintetizar nuevos productos o alimentarse a base de nuevos sustratos. De este modo, hoy es posible producir mediante fermentaciA?n de materias primas renovables y baratas (melazas, bagazos, almidones y otros sustratos ricos en carbohidratos) compuestos que antes tenA�an que ser extraA�dos o sintetizados quA�micamente. Ejemplo de ello son la vitamina C, el A?cido glutA?mico o el A?cido cA�trico, muy utilizados en tecnologA�a alimentaria. Otros productos, como el A?cido succA�nico o el A?cido adA�pico (precursor del nailon) tambiA�n pueden ser sintetizados por microorganismos, y actualmente se estudia su producciA?n biotecnolA?gica a escala industrial de manera que en el futuro reemplace a la sA�ntesis petroquA�mica.
  • Especialidades quA�micas. Los productos llamados de a�?quA�mica finaa�? se caracterizan por su alta especializaciA?n funcional y su demanda en peso es mA?s reducida que la de los productos a granel. Estas especialidades, generalmente caras, suelen constar de molA�culas complejas, que incorporan varios grupos funcionales y a menudo son quirales. La sA�ntesis quA�mica de estos compuestos es a menudo muy compleja, requiriendo muchos pasos, empleo de cantidades estequiomA�tricas de sustratos, aditivos para protecciA?n de grupos y grandes cantidades de energA�a. Si ademA?s el compuesto es quiral, la productividad se reduce drA?sticamente, ya que sA?lo es A?til uno de los isA?meros, que suele ser difA�cil de seleccionar. En contraste con esto, la biocatA?lisis (catA?lisis mediada por agentes biolA?gicos, que pueden ser enzimas o incluso microorganismos vivos que realizan todos los pasos de conversiA?n en su interior), suele tener lugar a temperaturas cercanas a la ambiental, y ademA?s tiene una alta especificidad y selectividad enantiomA�rica, de manera que todo el producto sintetizado pertenece a la misma isoforma. Esto hace de la biotecnologA�a una herramienta muy ventajosa que se estA? imponiendo en la sA�ntesis de productos complejos tales como el A?cido maleico (intermediario en la sA�ntesis de tintes y otros compuestos) o los benzaldehA�dos (de utilidad en la fabricaciA?n de plA?sticos). Otros compuestos quirales fabricados biotecnolA?gicamente son el aspartamo (edulcorante), el A?cido eritA?rbico (antioxidante) y diversos aminoA?dicos como la L-lisina, utilizados como complemento nutricional en piensos.
  • Enzimas. La catA?lisis enzimA?tica es posiblemente la aplicaciA?n industrial mA?s extendida de la biotecnologA�a. Tanto es asA�, que los enzimas se han convertido en uno de los productos principales de la biotecnologA�a industrial, existiendo empresas que se dedican exclusivamente a su producciA?n y comercializaciA?n. Los enzimas -o las enzimas- son compuestos de naturaleza proteica responsables de la biocatA?lisis. Gracias a ellos, reacciones bioquA�micas que requerirA�an altas temperaturas, exceso de sustratos o presencia de solventes complejos se llevan a cabo a temperaturas cercanas a la ambiental (entre 25A? C y 42A? C en funciA?n del enzima y la aplicaciA?n), en medios acuosos, normalmente no tA?xicos y de un modo sumamente especA�fico y selectivo. AdemA?s, su actividad es inmediata, son fA?ciles de inactivar y se emplean en cantidades tan pequeA�as que apenas es necesaria su eliminaciA?n.. Por todo ello, los enzimas estA?n suponiendo una autA�ntica revoluciA?n para ciertas aplicaciones. Su uso industrial comenzA? en la dA�cada de los 80, cuando se introdujeron como agentes blanqueantes y desengrasantes en los detergentes, lo que contribuyA? a la reducciA?n de la cantidad de surfactantes artificiales, muy daA�inos para el medio ambiente. Desde entonces su uso no ha hecho mA?s que crecer. Hoy existen mA?s de 150 enzimas de uso comercial. Sus aplicaciones cubren casi todos los sectores de la industria, desde el alimentario (pectinasas para eliminar la pulpa de los zumos, transaminasas como agentes compactantes en procesado de carnes, amilasas como mejorantes de masa panaria, galactosidasas para obtenciA?n de productos lA?cteos deslactosados, etc.) hasta el textil (celulasas como sustitutos del lavado a�?a la piedraa�?, lacasas y catalasa para procesos de blanqueado, pectinasas para pretratamiento del algodA?n, proteasas para curtido de pieles), pasando por la elaboraciA?n de papel (lacasas y xilanasas para el blanqueado).

    AdemA?s de obtener y purificar los enzimas de interA�s de los organismos que los poseen, se han desarrollado microorganismos modificados genA�ticamente que pueden producir y excretar enzimas a unos ritmos tales que su producciA?n se ha abaratado muchA�simo en los A?ltimos aA�os. Dado que en la actualidad conocemos mA?s de 3000 enzimas diferentes, el campo de desarrollo de la biocatA?lisis a nivel industrial estA?, sin lugar a dudas, abierto. Pero aA?n mA?s apasionante: las modernas tA�cnicas de ingenierA�a bioquA�mica permiten diseA�ar enzimas a�?a la cartaa�?, con mayor actividad que los naturales, A? con capacidad para degradar nuevos sustratos A? generar nuevos productos no naturales. De este modo, la tecnologA�a enzimA?tica estA? en plena expansiA?n, y es de esperar que en aA�os venideros su implantaciA?n sea aA?n mA?s importante de lo que lo es hoy.

  • Biocombustibles. Los llamados biocombustibles o biocarburantes son, junto con los enzimas, las grandes estrellas de la BiotecnologA�a Industrial. Un biocombustible es un combustible para motores de explosiA?n, que se elabora a partir de materia prima de origen biolA?gico (principalmente vegetal). Dado que las plantas captan el CO2 de la atmA?sfera para su crecimiento, todo el carbono que se emite al quemar un biocombustible no es mA?s que el que capturaron anteriormente las plantas de las que estA? elaborado, lo cual constituye un ciclo cerrado de carbono que no supone emisiones netas a la atmA?sfera (al contrario que los combustibles fA?siles, cuyo carbono procede del petrA?leo, que es un mineral). El incremento incesante de los precios del petrA?leo, las especulaciones sobre la escasez de las reservas mundiales y la amenaza del cambio climA?tico son asuntos recurrentes que desde hace varios aA�os se abordan desde un punto de vista polA�tico a nivel nacional e internacional, con la elaboraciA?n de leyes y directivas que persiguen la disminuciA?n de las emisiones a la atmA?sfera de gases de efecto invernadero. En este marco, no cabe duda de que los biocombustibles juegan y jugarA?n un papel destacado. Actualmente existen dos biocombustibles en el mercado: el bioetanol (empleado para motores de gasolina) y el biodiesel (para motores Diesel). Ambos se emplean como mezcla en diferentes porcentajes (generalmente entre el 5% y el 20%) en gasolinas y gasA?leos, aunque tambiA�n es posible utilizarlos puros si se llevan a cabo ciertas modificaciones en los motores, sobre todo en los de gasolina. Los biocombustibles actuales se obtienen a partir de cosechas de diferentes semillas. El bioetanol se elabora por fermentaciA?n de los azA?cares procedentes de maA�z, trigo y caA�a de azA?car, aunque tambiA�n se pueden emplear otras plantas como la remolacha. La levadura Saccharomyces cerevisiae (la responsable de la elaboraciA?n de pan, vino y cerveza) es el microorganismo que lleva a cabo la fermentaciA?n, y el etanol producido se purifica finalmente por destilaciA?n. En el caso del biodiesel, A�ste se obtiene por esterificaciA?n de aceites vegetales, principalmente de girasol y soja, con metanol. Dichos aceites no tienen por quA� ser puros, siendo tambiA�n vA?lidos los aceites de cocina usados.

El creciente interA�s por los biocombustibles ha provocado que actualmente estA�n en plena expansiA?n, y se espera que su producciA?n aumente significativamente en los prA?ximos aA�os. Un caso paradigmA?tico lo constituye Brasil, que desde hace mA?s de una dA�cada ha implantado un programa nacional para el fomento del bioetanol -obtenido a partir de la caA�a de azA?car, de cuya producciA?n es lA�der mundial- de manera que en este paA�s todos los vehA�culos de gasolina pueden alimentarse tambiA�n con bioetanol al 100%. El A�xito del programa constituye un ejemplo mundial y demuestra el potencial de los biocombustibles para disminuir la dependencia del petrA?leo para la automociA?n. Los biocombustbles actuales, llamados de primera generaciA?n, presentan el inconveniente de que, al emplear semillas cultivadas como materia prima, su fabricaciA?n requiere el uso de fertilizantes, pesticidas y maquinaria agrA�cola, lo que a su vez provoca emisiones de GEI, disminuyendo el balance neto de ahorro respecto de los combustibles tradicionales. No obstante, segA?n datos de la ComisiA?n Europea, suponen un ahorro medio de aproximadamente el 40% de las emisiones respecto de los combustibles fA?siles, siempre que se produzcan a partir de cosechas crecidas en tierras ya cultivables. Sin embargo, el verdadero potencial de los biocombustibles viene de la mano de los llamados biocombustibles de segunda generaciA?n. Estos se obtienen a partir de residuos agrarios, forestales e industriales, empleando tecnologA�as mA?s efectivas y limpias para su fabricaciA?n. La gran ventaja de esta nueva generaciA?n de biocarburantes es que se aprovecha A�ntegramente la biomasa, eliminando la necesidad de cultivar ciertos tipos de plantas, lo que evita problemas de competencia en el uso de la tierra respecto de cosechas para fines alimentarios. De hecho, son la paja, rastrojos y otros residuos de estas cosechas la materia prima para la sA�ntesis del biocarburante. Los proyectos mA?s vanguardistas incluso se plantean utilizar residuos urbanos como fuente de carbono. Esto aumentarA? el ahorro neto de emisiones respecto de los combustibles convencionales a mA?s de un 90%, ademA?s de reducir los costes de elaboraciA?n, haciendo al producto mA?s competitivo. Se espera que para el aA�o 2012 la obtenciA?n de bioetanol a partir de material lignocelulA?sico (basada en una combinaciA?n de enzimas optimizados y microorganismos modificados genA�ticamente) sea ya una realidad a escala industrial. Del mismo modo, tambiA�n existen nuevas tecnologA�as para la fabricaciA?n de biodiesel a partir de fuentes alternativas de carbono, como glicerina (subproducto a su vez de la actual industria del biodiesel), o biomasa de distintos tipos, ademA?s de incorporar enzimas para el proceso de esterificaciA?n, y otras alternativas para evitar la utilizaciA?n de metanol.

MA?s allA? de la automociA?n, el biogA?s (hidrocarburos gasificados procedentes de la descomposiciA?n de materia orgA?nica de origen biolA?gico), se perfila como uno de los combustibles para calefacciA?n del futuro, ademA?s de otras propuestas, como el biobutanol (obtenido por fermentaciA?n de carbohidratos). TambiA�n la biomasa de diversos orA�genes, convenientemente triturada y seca, constituye un excelente combustible para hogares e industrias, y ya hay factorA�as que se nutren de ella para su funcionamiento. AsA�, la BiotecnologA�a Industrial nos abre las puertas de una transiciA?n de la energA�a de origen fA?sil a la bioenergA�a, renovable, barata y mA?s respetuosa con el medio ambiente.

Biomateriales.

Los materiales sintetizados a partir de material biolA?gico, o utilizando metodologA�as basadas en sistemas biolA?gicos (los llamados a�?biomaterialesa�?) son tal vez los productos mA?s novedosos de la BiotecnologA�a Industrial, y donde existe mA?s campo abierto para la investigaciA?n y la experimentaciA?n. Se trata de materiales aptos para diversas aplicaciones (desde construcciA?n a jugueterA�a) que pueden sustituir a los plA?sticos y otros materiales derivados del petrA?leo, manteniendo, y a menudo mejorando, sus caracterA�sticas y prestaciones. Los biomateriales mA?s desarrollados hasta el momento son polA�meros producidos por microorganismos o plantas o derivados de A�stos, como alternativa a los plA?sticos. Sus propiedades son similares a las de los plA?sticos convencionales (poliA�steres, propilenos o gomas), con la ventaja de que son totalmente biodegradables, pues pueden ser fA?cilmente descompuestos por bacterias tanto en el suelo como en el agua. AdemA?s, en su fabricaciA?n se ahorran hasta un 80% de las emisiones de gases tA?xicos. Ejemplos de estos a�?bioplA?sticosa�? son los fabricados a base de almidA?n (generalmente de maA�z), o el polihidroxibutirato, sintetizado por ciertas bacterias a partir de glucosa. Otra aproximaciA?n consiste en sintetizar los monA?meros mediante procesos biolA?gicos, para luego obtener el polA�mero, como en el caso del A?cido hidroxipropanoico y el A?cido polilA?ctico, del que se obtiene una fibra que ya se utiliza industrialmente en procesos tan diferentes como la elaboraciA?n de envases o la fabricaciA?n de automA?viles. Otro bioplA?stico de notable A�xito comercial es un polA�mero derivado del 1,3-propanodiol, cuyo monA?mero se obtiene por biotransformaciA?n del almidA?n mediante bacterias genA�ticamente modificadas. La nueva fibra, ademA?s de su origen no contaminante, posee unas caracterA�sticas muy notables en cuanto a resistencia y suavidad, y actualmente se utiliza en la elaboraciA?n de moquetas y espumas para colchones.

MA?s allA? de los bioplA?sticos, la biotecnologA�a nos ofrecerA?, dentro de pocos aA�os, una serie de materiales de caracterA�sticas y prestaciones mucho mA?s avanzadas que los materiales que conocemos hoy. Las fibras textiles a base de seda de araA�a ya son una realidad en los laboratorios de mA?s de una empresa de base biotecnolA?gica. La seda de araA�a es uno de los materiales mA?s resistentes, flexibles y ligeros que se conocen. Es cinco veces mA?s fuerte que el acero, y a la vez seis veces mA?s ligero. Su elasticidad es tal que se dice que una tela de araA�a cuyas fibras tuvieran el grosor de un dedo podrA�a detener un aviA?n de pasajeros en pleno vuelo sin romperse. Ya existen gusanos de seda transgA�nicos cuya seda se asemeja a la de la araA�a, e incluso cabras que producen la proteA�na de esta seda en su leche. El tejido a base de seda de araA�a promete revolucionar el campo de la ropa y material deportivo y militar (un chaleco antibalas de seda de araA�a serA�a tan ligero y flexible como uno de nailon), asA� como el de las suturas quirA?rgicas. Y en la trastienda de muchos laboratorios existen aplicaciones experimentales mA?s sorprendentes aA?n, como las baterA�as a base de virus (mA?s pequeA�as y eficientes que las actuales, y carentes de litio y otros materiales contaminantes), las bombillas de fibra de DNA, cinco veces mA?s duraderas que las de tungsteno, e incluso un telA�fono mA?vil flexible que incorpora un material derivado de la insulina. Estos productos, hA�bridos de la biotecnologA�a y la nanotecnologA�a, no tardarA?n en inundar nuestros mercados en cuanto se consigan producir a precios asequibles y en cantidades suficientes, lo cual, en opiniA?n de muchos, no es mA?s que cuestiA?n de tiempo.

Impacto econA?mico de la BiotecnologA�a Industrial

Ni que decir tiene que la BiotecnologA�a Industrial estA? ejerciendo un impacto creciente en muchos sectores industriales, y se prevA� que en el futuro este impacto sea sumamente mayor. La utilizaciA?n de enzimas y biosurfactantes en la fabricaciA?n de detergentes, una de las primeras aplicaciones biotecnolA?gicas, ya es de uso general, al igual que el empleo de enzimas y sustancias de origen biolA?gico, obtenidas por fermentaciA?n, en la industria alimentaria. Otro de los sectores que mA?s ha incorporado las tA�cnicas biotecnolA?gicas es el textil. Actualmente procesos como el lavado a�?a la piedraa�?, el aclarado de colores, y los tratamientos de suavizado y blanqueo de telas se pueden llevar a cabo mediante enzimas, lo que reduce entre un 50% y un 80% el consumo de agua y el empleo de agentes quA�micos, ademA?s de disminuir un tercio el tiempo de procesado. Similares ventajas se obtienen en la industria papelera, en la cual el blanqueo enzimA?tico de la pasta de papel es un proceso que comienza a ser habitual.

Para hacernos una idea de la incidencia en el mercado de los productos biotecnolA?gicos, podemos dar algunas cifras. Por ejemplo, el valor aA�adido bruto de la producciA?n y aplicaciones industriales de los enzimas ascendiA? en 2005 a 685 millones de euros, sA?lo en la UniA?n Europea (Europa es lA�der mundial en la producciA?n de enzimas de uso industrial, con casi un 80% de la producciA?n total). A escala mundial, las cifras son realmente impactantes. La producciA?n de compuestos quA�micos derivados de la biotecnologA�a en 2002 fue de mA?s de 2,7 millones de toneladas. En 2005 el valor de mercado de estos compuestos se cifrA? en 50000 millones de Euros (ME), lo que equivale a un 7% de la producciA?n total, y se espera que en 2010 supere los 80000 ME (el 10% de la producciA?n). Pero las cifras mA?s abrumadoras se las llevan los biocombustibles, sector que se encuentra en su a�?edad de oroa�?: en 2002, el bioetanol (cuya producciA?n es muy mayoritaria frente al biodiesel) alcanzA? una producciA?n de 26 millones de toneladas, y el valor de mercado de biocombustibles en 2005 era de 14000 ME. Y esto es sA?lo el comienzo. Las reglamentaciones previstas, o ya en aplicaciA?n, para paliar el aumento de emisiones de GEI, establecen valores mA�nimos de empleo de biocombustibles (en la UE se espera una sustituciA?n del 10% del total de combustibles en 2020), que garantizan un impulso al sector para los prA?ximos 5 o 10 aA�os. Finalmente, los bioplA?sticos, aA?n siendo un sector poco maduro, tampoco se quedan atrA?s. Actualmente se producen 100.000 toneladas anuales de acrilamida empleando catA?lisis enzimA?tica en lugar de quA�mica, 288.000 toneladas de A?cido poli-lA?ctico y unas 90.000 toneladas de polA�meros derivados del 1,3-propanodiol. El amplio abanico de sectores industriales que emplean estos biopolA�meros permite pronosticar una expansiA?n de este mercado que vendrA? de la mano de los bajos costes de producciA?n y de los beneficios medioambientales que se consigan (ademA?s de los beneficios econA?micos que se derivan de ellos)

Futuro y retos de la BiotecnologA�a Industrial

Si bien es cierto que todos los aspectos comentados hacen prever un futuro floreciente para la BiotecnologA�a Industrial, no es menos cierto que, exceptuando algunos casos ya expuestos, A�sta se encuentra aA?n lejos de su consolidaciA?n en el tejido industrial y econA?mico internacional. No hay que olvidar que se trata de una tecnologA�a relativamente joven que tiene que competir con un modelo industrial basado en el petrA?leo, que ha tenido casi un siglo de evoluciA?n y mejora. De hecho, la fabricaciA?n de biocombustibles A? bioplA?sticos no es, hoy por hoy, un proceso barato en comparaciA?n con su equivalente petroquA�mico. Los progresos en ciencia y tecnologA�a irA?n aportando soluciones a los problemas tA�cnicos existentes, ademA?s de descubrir nuevas aplicaciones industriales para los procesos biolA?gicos. Por lo tanto, para garantizar el A�xito de la BiotecnologA�a Industrial es fundamental una apuesta decidida por la I+D que deberA? centrarse en dos aspectos. Primero, la elaboraciA?n de planes de inversiA?n a corto y medio plazo tanto desde el sector pA?blico como desde el privado, y el establecimiento de colaboraciones bien asentadas y coordinadas entre organismos pA?blicos de investigaciA?n e industria. Segundo, la formaciA?n de profesionales que combinen el conocimiento puramente cientA�fico A? acadA�mico con una visiA?n prA?ctica de la realidad industrial y empresarial, y la planificaciA?n de una carrera profesional con expectativas a largo plazo y salarios competitivos, huyendo de la volatilidad y temporalidad de los planes de contrataciA?n de personal cientA�fico existentes hoy en dA�a. Por otra parte, e independientemente de estas medidas, existen tambiA�n otros factores de los que dependerA? la plena expansiA?n de los procesos industriales basados en biotecnologA�a, que se comentan a continuaciA?n:

  • Coste de las materias primas. El tremendo A�xito de la industria de los productos derivados del petrA?leo, se ha debido principalmente a su abundancia y, hasta los aA�os 70, a su bajo coste. AA?n hoy, cuando el precio del crudo marca mA?ximos histA?ricos, sus productos derivados siguen estando al alcance de casi todos: seguimos llenando el depA?sito de nuestro coche, y el plA?stico sigue siendo uno de los materiales mA?s baratos, con precios muy por debajo de los de la madera o el acero, por poner dos ejemplos. Sin embargo, sabemos que no es un recurso infinito, y que tarde o temprano empezarA? a escasear, mA?xime cuando la demanda sigue aumentando aA�o tras aA�o. Esto, unido a la especulaciA?n por parte de los paA�ses productores y su inestabilidad polA�tica, hace que los precios del petrA?leo sean muy volA?tiles. De hecho, el petrA?leo se ha encarecido un 250% en los A?ltimos cinco aA�os. Sin embargo, productos como el maA�z, el trigo, la soja o la caA�a de azA?car se muestran mucho menos volA?tiles en los mercados. A pesar del reciente incremento de su precio, las diferencias con el precio del crudo no han hecho mA?s que aumentar. Por otro lado, aunque los cultivos estA?n sometidos a variaciones en la climatologA�a y disponibilidad de tierra cultivable, se trata de recursos renovables y que pueden obtenerse de manera mucho mA?s repartida a nivel mundial, y por tanto no es previsible una desestabilizaciA?n de precios tan acusada como la del petrA?leo. Esto hace que los procesos basados en biotecnologA�a comiencen a ser mA?s atractivos que los basados en la transformaciA?n del petrA?leo.
  • Coste de fabricaciA?n. La implantaciA?n a nivel industrial de un bioproceso implica, en muchos casos, la dotaciA?n de infraestructuras y equipamiento especA�fico y la puesta a punto del proceso, lo que exige una inversiA?n que puede ser muy elevada. Esto no es necesario en la industria petroquA�mica tradicional ya consolidada. Sin embargo, superados estos obstA?culos, el coste de producciA?n es, en funciA?n del proceso, significativamente menor. Ya hemos hablado del ahorro en agua y energA�a que ha supuesto la introducciA?n de enzimas en la industria textil. Basten otros dos ejemplos para ilustrar este punto: el blanqueo de la pasta de papel mediante tratamientos enzimA?ticos ahorra hasta un 40% de energA�a, y la producciA?n biotecnolA?gica de vitamina B2, disminuye el consumo de agua hasta casi un 70%. Como ya se ha dicho, la biocatA?lisis reduce el consumo energA�tico de procesos que requieren altas temperaturas, y lo mismo puede decirse del empleo de solventes orgA?nicos o catalizadores quA�micos, generalmente mA?s caros que el agua y los enzimas. Desde esta perspectiva, los procesos biotecnolA?gicos tenderA?n a imponerse si el ahorro en la fabricaciA?n permite amortizar la inversiA?n necesaria en infraestructuras y puesta a punto en un plazo razonable.
  • GeneraciA?n de residuos. La industria gasta cientos de millones de euros anuales en sistemas de almacenamiento y tratamiento de residuos, asA� como de captura de gases tA?xicos. La gestiA?n de residuos y el cumplimiento de las normativas medioambientales existentes en los distintos paA�ses son un punto importante a la hora de calcular la rentabilidad econA?mica de un producto, y tambiA�n de fijar su precio. Las polA�ticas gubernamentales en materia de control de la contaminaciA?n son cada vez mA?s restrictivas, de manera que en los prA?ximos aA�os muchos procesos biotecnolA?gicos que hoy no son rentables, terminarA?n por imponerse como A?nico modo econA?micamente viable de adecuaciA?n a las exigencias de protecciA?n del medio ambiente. Esta situaciA?n la tenemos a la vuelta de la esquina: la implantaciA?n del comercio de derechos de emisiA?n de GEI, establecida por la UniA?n Europea como mecanismo para el cumplimiento de los compromisos del Protocolo de Kyoto, ya ha entrado en su segunda fase y para 2012 el mercado de derechos de emisiA?n serA? ya una realidad. De este modo el ahorro en emisiones de GEI serA? un mecanismo extra de rentabilidad econA?mica por parte de las empresas, y por tanto un motor para la consolidaciA?n de muchos procesos de BiotecnologA�a Industrial.
  • AceptaciA?n por el consumidor. El aumento de las restricciones en polA�tica medioambiental viene determinado por una preocupaciA?n cada vez mA?s notoria en la opiniA?n pA?blica respecto al cambio climA?tico y al deterioro medioambiental. No obstante, no estA? claro que esta postura predisponga al consumidor a pagar mA?s por un producto sA?lo por el hecho de que A�ste quede catalogado como a�?verdea�?, a�?renovablea�? o a�?limpioa�?. Es necesario que aquA�l se asegure de que la eficacia del bioproducto es la esperada o, al menos, la misma que la del producto a�?clA?sicoa�? correspondiente. Cuando esta equivalencia existe, el producto derivado de la BiotecnologA�a Industrial puede entrar en el mercado y competir, del mismo modo que las llamadas a�?marcas de calidada�? o a�?primeras marcasa�? compiten con las a�?marcas blancasa�?, ofreciendo en sus productos, a cambio de precios ligeramente mayores, un carA?cter de superioridad en calidad, eficacia o novedad. En el caso de los productos biotecnolA?gicos, ese carA?cter se basa, como es lA?gico, en sus beneficios medioambientales. Por otra parte, no hay duda de que ante una equivalencia de calidad y tambiA�n de precio, el cliente se decantarA? mayoritariamente por el producto a�?verdea�?.

La BiotecnologA�a Industrial en IUCT

Como parte estratA�gica de su plan de crecimiento, IUCT se planteA? desde finales de los aA�os 90 desarrollar grandes capacidades de investigaciA?n en BiotecnologA�a Industrial y potenciar su implantaciA?n en la industria quA�mica espaA�ola. En la actualidad, IUCT cuenta con una plantilla de investigadores multidisciplinar y altamente especializada, en la que se encuentran expertos en biologA�a molecular, biotecnologA�a, microbiologA�a y quA�mica industrial, varios de los cuales han trabajado previamente en laboratorios europeos y norteamericanos. Asimismo, IUCT tiene importantes clientes industriales para los que efectA?a desarrollos biotecnolA?gicos de productos quA�micos. A nivel institucional, IUCT es el coordinador del A?rea de BiotecnologA�a Industrial de la AsociaciA?n EspaA�ola de Empresas de BiotecnologA�a (ASEBIO), ademA?s de actuar como representante de ASEBIO tanto en el consejo gestor de la Plataforma TecnolA?gica EspaA�ola de QuA�mica Sostenible (PETEQUS), donde actA?a como coordinador de la subplataforma de BiotecnologA�a Industrial, como en el Consejo de BiotecnologA�a Industrial de EuropaBio, mA?ximo representante europeo del sector de la industria BiotecnolA?gica.

Los esfuerzos de investigaciA?n de IUCT en el campo de la BiotecnologA�a Industrial se centran principalmente en el desarrollo de productos funcionales (disolventes, biocarburantes y reactivos de sA�ntesis quA�mica), que sean mA?s benignos para el medio ambiente, empleando como materia prima derivados de la biomasa vegetal. Uno de los desarrollos mA?s avanzados es el IUCT-S50, un nuevo tipo de biodiesel que incorpora en su proceso de elaboraciA?n la glicerina que queda como subproducto de la fabricaciA?n de este biocombustible. De este modo, el IUCT-S50 incorpora el 100% del carbono procedente de la biomasa empleada como materia prima (principalmente aceites vegetales), aumentando el rendimiento del proceso un 10%. El desarrollo de metodologA�as para el aprovechamiento y revalorizaciA?n de la glicerina cruda, principal subproducto de la fabricaciA?n de biodiesel, resulta fundamental, dada la gran expansiA?n de estA? teniendo esta industria. Aunque el IUCT-S50 estA? ya en sus A?ltimas fases de desarrollo preindustrial, en IUCT tambiA�n se investiga en otros usos para la glicerina cruda. Existen proyectos para la biotransformaciA?n de este producto, empleando microorganismos como factorA�as para su conversiA?n en productos de mayor valor, tales como solventes de baja toxicidad o precursores de biopolA�meros. Estos proyectos incluyen la bA?squeda y selecciA?n de microorganismos con las caracterA�sticas deseadas, asA� como la generaciA?n de microorganismos a�?a la cartaa�? mediante ingenierA�a genA�tica. La elaboraciA?n de productos quA�micos funcionales a base de material celulA?sico es otro frente abierto en IUCT, que puede tener un gran interA�s para la industria papelera, ya que genera toneladas de residuos de este material, con el consiguiente impacto medioambiental. De este modo, IUCT pretende ser un referente en desarrollo biotecnolA?gico y en la aplicaciA?n de los productos de esta tecnologA�a a la industria quA�mica. Para IUCT, la BiotecnologA�a Industrial es un pilar fundamental para la quA�mica del futuro, una quA�mica respetuosa y basada en valores de sostenibilidad. BM 

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