La biomasa puede expresarse en unidades de

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGÍA
CAHUASQUÍ LUNA JIMENA
04 DE ABRIL DE 2011
BIOMASA
Biomasa es la producción acelarada de microorganismos mediante cultivos controlados (levaduras,
bacterias, hongos y algas) usando sustratos tradicionales (almidón, sacarosa, salvado, harina de pescado,
etc), y no tradicionales (petróleo, gas natural, etanol. Etanol, alcanos, desperdicios agrícolas, pecuarios y
forestales).El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa,
es decir, al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. La
energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente
principal de energía de las zonas en desarrollo..
Dado el contenido proteínico de los microorganismos y su productividad el principal interés por la biomasa
reside en la obtención de proteínas bautizada como proteína unicelular.
La biomasa puede expresarse en unidades de peso o de masa como, por ejemplo, el peso seco de los
organismos —peso de los tejidos sin considerar el agua que contienen— por metro cuadrado o cúbico.
También pueden utilizarse unidades de energía, que suelen ser kilocalorías (también denominadas
calorías).
TIPOS DE BIOMASA
Existen diferentes tipos de biomasa que pueden ser utilizados como recurso energético.
BIOMASA NATURAL
Es la que se produce en la naturaleza sin ninguna intervención humana. El problema que presenta este
tipo de biomasa es la necesaria gestión de la adquisición y transporte del recurso al lugar de utilización.
BIOMASA RESIDUAL (SECA y HÚMEDA)
Son los residuos que se generan en las actividades de agricultura y ganadería, en las forestales, en la
industria maderera y agroalimentaria, entre otras y que todavía pueden ser utilizados y considerados
subproductos. Como ejemplo podemos considerar el serrín, la cáscara de almendra, el orujillo, las podas
de frutales, etc.
Se denomina biomasa residual húmeda a los vertidos llamados biodegradables, es decir, las aguas
residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente purines).
CULTIVOS ENERGÉTICOS
Estos cultivos se generan con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible.
Cultivos ya existentes como los cereales, oleaginosas, remolacha, etc.;
Lignocelulósicos forestales ( sauces, etc.)
Lignocelulósicos herbáceos como el cardo
Otros cultivos
Ventajas medioambientales:
Disminución de las emisiones de CO2
No emite contaminantes sulforados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas.
Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y
disminución de residuos.
Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos.
Permite la introducción de cultivos de gran valor rotacional frente a monocultivos cerealistas.
Puede provocar un aumento económico en el medio rural.
Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.
Inconvenientes
Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los combustibles
fósiles.
Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en comparación
con los combustibles fósiles.
Producción estacional.
La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir que ocupa mucho
volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte y almacenamiento.
Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.
PROCESOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA
Métodos termoquímicos
Combustión: Es oxidación de la biomasa por el oxígeno del aire, en esta reacción se libera agua
y gas carbónico.
Pirólisis: Se trata de una combustión incompleta a alta temperatura (500ºC) de la biomasa en
condiciones anaerobias. Este método libera también un gas pobre, una mezcla de CO , CO2,, H2
y de hidrocarburos ligeros. Este gas puede servir para accionar motores diesel, para producir
electricidad, o para mover vehículos.
Pirólisis flash: Una variante de la pirólisis, se realiza a una temperatura mayor, alrededor de 1.000
ºC, y asegura una gasificación casi total de la biomasa. Se optimiza de esta forma el "gas pobre",
puede servir como base para la síntesis de metanol, el cual podría sustituir a las gasolinas para la
alimentación de los motores de explosión.
Métodos biológicos.
Fermentación alcohólica: Transforma la biomasa en etanol. Este alcohol se produce por la
fermentación de azúcares
Fermentación metánica: Es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias. Se suele utilizar
para la transformación de la biomasa húmeda. En los fermentadores, o digestores.
CUANTIFICACIÓN DE BIOMASA
Debido a las diferencias morfológicas de las células, de las formas de crecimiento y de las características
de los medios de cultivo no existe una forma única de cuantificar la biomasa. El medio de cultivo es un
factor importante a considerar.
Métodos de cuantificación
Métodos Directos de cuantificación
Recuento en microscopio
Se realiza en celdas de conteo, las cuales tienen un volumen definido. Es útil solo cuando las células
crecen en forma individual. Se puede realizar tinción para determinar las células viables y no viables. Si las
células presentan gran movilidad, esto puede interferir en la cuantificación
Recuento en Placa
Se basa en el principio que una célula da origen a una colonia. Las células deben crecer en forma
individual, no en racimos. La placa debe ser incubada entre 24 y 72 horas. Las células quedan separadas y
distribuidas en la superficie de la placa. En una placa estándar (10 cm diámetro) sobre 300 colonias se
puede incurrir en errores al contar
Contador Coulter
El principio del contador celular se basa en la medida de los cambios en la resistencia eléctrica que se
producen cuando una partícula no conductora en suspensión en un electrolito atraviesa un pequeño
orificio. Las células deben estar en forma individual y la suspensión diluida. La altura de cada pulso es
proporcional al volumen de la partícula. Controlando la cantidad de la suspensión que circula a través del
orificio es posible contar y medir el tamaño de las partículas.
Citofluorimetro
Se busca lograr pasar las células en forma individual por un conducto. Se detecta el choque del laser con
las células. La limpieza debe ser absoluta, para no tapar los capilares ni inducir errores en la medición.
Peso Seco
Se toma una muestra húmeda previamente pesada, se seca y se vuelve a pesar, para determinar la
cantidad de agua y así obtener la masa seca de microorganismo. Por medio de este método se pueden
cuantificar microorganismos filamentosos, aunque se debe cuidar que la muestra debe ser representativa.
El tiempo depende de la temperatura, generalmente va entre 8 a 15 horas
Turbidimetría
Se basa en la relación entre la absorbancia y la concentración de las especies de la muestra. La
absorbancia, es la cantidad de intensidad de luz que absorbe una muestra,
Abs = Ɛ * C * L
Siendo Ɛ el coeficiente de extinción molar, C la concentración y L la longitud atravesada por el haz de luz.
La relación es lineal dentro de cierto rango. Lo que va a estar en relación a la concentración de la muestra
y la calidad del equipo (espectrofotómetro). La muestra debe ser homogénea para evitar errores en la
lectura. Cuando la muestra está muy concentrada, comienza un efecto de difracción (dispersión de las
ondas) de la luz, por lo que el equipo recibe más luz de la que realmente debería pasar.
Volumen empacado de Células o peso húmedo
El volumen que ocupan las células está directamente relacionado con la masa celular. Se toma un
volumen conocido de muestra, luego se centrifuga, obteniéndose un pellet. El volumen total será el de las
células mas el volumen de hueco entre las células. La morfología celular, la presencia de sólidos y la
osmolaridad pueden afectar en el resultado obtenido.
La cantidad de líquido retenida puede ser importante, por ejemplo, un pellet de células bacterianas muy
empaquetadas puede contener un espacio intercelular que aporta entre el 5-30% del peso, de acuerdo a
la forma y deformación celular. Para corregir el peso húmedo se determina la cantidad de líquido que
queda retenida en el espacio intercelular luego de una centrifugación, para ello se utilizan soluciones de
polímeros no iónicos (como el Dextran) que pueden ingresar en el espacio intercelular pero no pueden
atravesar las paredes bacterianas.
Métodos Indirectos de cuantificación
Los métodos indirectos son útiles cuando hay una cantidad importante de sólidos no celulares en el cultivo,
o cuando no es posible obtener muestras representativas. Se puede cuantificar el consumo de nutrientes,
la generación de productos o moléculas del contenido celular y cambios en parámetros físicos.
ESTIMACIONES QUÍMICAS
Se realizan mediciones de compuestos que se pueden relacionar con la cantidad de células.
Se puede medir la cantidad de ribosomas, ARN, carbohidratos, ADN, etc.
Otro parámetro que se puede cuantificar es el ATP.
Determinación de ácidos nucleicos: Es una técnica que permite determinar indirectamente la masa de
una población bacteriana. Se determina la cantidad existente de un determinado ácido nucleico
(generalmente DNA) y a partir de este dato se estima la masa de la población.
Determinación de nitrógeno: Es una técnica que permite determinar indirectamente la masa de una
población bacteriana. Existen distintas técnicas para determinar la cantidad de nitrógeno que contiene
una muestra con relación al compuesto que se quiera determinar. Puede analizarse el nitrógeno no
proteico mediante el NO2-, NO3-, NH4+, el nitrógeno proteico mediante absorción en UV, Reacción de
Biuret, Reacción de Lowry, o el nitrógeno total mediante la Digestión de Kjeldahl.
Incorporación de precursores radiactivos: Es una técnica que permite determinar indirectamente la masa
de una población bacteriana. En esta técnica se adiciona al medio un compuesto marcado
radiactivamente que puede ser incorporado a la célula, y luego se determina la cantidad de marca
incorporada por toda la población.
ESTIMACIONES FÍSICAS
Uno de los parámetros físicos que se pueden cuantificar es la viscosidad, la cual aumenta a medida que el
cultivo se desarrolla. Inicialmente puede estar entre 1 y 2 cp y al finalizar 10^3 cp.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.invenia.es/biomasa
http://books.google.com/books?id=2ctdvBnTa18C&printsec=frontcover&hl=es#v=onepage&q=BIO
MASA&f=false
http://www.miliarium.com/monografias/energia/E_Renovables/Biomasa/Biomasa.asp
Métodos De Cuantificación De Biomasa, Laboratorio De Biotecnología, Universidad De Antioquia,
Facultad De Ingenieria Quimica, Medellin –Antioquia
http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/SeminarioRecuento.htm