El proceso se realiza a partir de bacterias en aguas residuales;con ellos se pueden producir plásticos “limpios”
EL UNIVERSAL
JUEVES 17 DE JULIO DE 2008
Los polímeros (moléculas gigantes) de origen petroquímico sirven para fabricar artículos plásticos: botellas, envases, fibras, recubrimientos, adhesivos… Sin embargo, tardan miles de años en degradarse, debido a lo cual contaminan el medio ambiente. Por ello, investigadores de la Unidad Académica del Instituto de Ingeniería, campus Juriquilla, encabezados por Alejandro Vargas Casillas, estudian cómo maximizar, automatizar y abaratar la producción de plásticos biodegradables.
La materia prima para fabricar esos plásticos son los polihidroxialcanoatos (PHA), biopolímeros producidos por algunos microorganismos a partir de una fuente de carbono. En los procesos comerciales se emplean cepas puras (cultivos de un solo tipo de microorganismo). Varios grupos científicos, entre ellos el universitario, investigan en el mundo el uso de cultivos mixtos (consorcios de bacterias, hongos, algas y protozoarios, cuya sinergia permite degradar la materia orgánica en aguas residuales) en biorreactores.
“Cuando, tras una abundancia de sustrato (alimento) se les somete a estrés por ayuno prolongado, los microorganismos (cepas puras y cultivos mixtos) almacenan, como mecanismo de adaptación para la etapa en que no tendrán alimento, dicha fuente de carbono como polihidroxialcanoatos (PHA)”, explica Vargas Casillas.
Producción muy cara
La producción de PHA para plásticos biodegradables es cara. En ella se usan cepas puras de la bacteria Ralstonia eutropha o de la Escherichia coli modificada genéticamente; como fuente de carbono se les da glucosa pura o una mezcla de ácidos grasos. Con todo, la cantidad de PHA acumulado ha llegado a representar hasta 90% del peso seco de las bacterias; es decir, la productividad es altísima.
Para reducir costos se propone usar aguas residuales como fuente de carbono. La opción es prometedora, pues se han reportado acumulaciones de PHA que representan de 60 a 80% del peso seco de las bacterias.
En un biorreactor
La investigación ha sido empírica: en el biorreactor se alimenta a los microorganismos una hora y se les deja en ayuno 4 ó 5. De ahí que Vargas Casillas y colaboradores estudien cómo maximizar la producción de PHA al usar aguas residuales como fuente de carbono y un consorcio de bacterias provenientes de una planta de tratamiento convencional y confinadas en un biorreactor.
“En una primera etapa, con apoyo del Conacyt, hicimos un estudio exploratorio para establecer la viabilidad de crear biopolímeros de esa manera. Obtuvimos acumulaciones de biopolímeros que representan más de 70% del peso seco de las bacterias.”
La siguiente se dedicará al modelado matemático del proceso de acumulación. “Con base en datos experimentales del estudio exploratorio y modelos matemáticos ya probados, propondremos modelos propios y desarrollaremos los algoritmos de control para maximizar la producción de PHA.”
En cuanto a estos últimos, permitirán modificar muchas variables que siempre están cambiando dentro del biorreactor, como la cantidad de biopolímeros que se produce, la concentración de biomasa de microorganismos, de fuente de carbono y de oxígeno disuelto, el pH, la temperatura… manipulando otras variables del proceso, como la adición del sustrato o los tiempos de ayuno de los microorganismos (Fernando Guzmán Aguilar).
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