Biotecnología aplicada a la generación de electricidad Los investigadores Andrew Kato Marcus y sus colegas Cesar Torres y Bruce Rittmann, han logrado conocimientos que pueden llevar a la comercialización de una prometedora biotecnología de células de combustible microbianas. Esta biotecnología se basa en el empleo de cualquier tipo de desecho, como aguas residuales o estiércol y la célula de combustible microbiana donde a partir de esta fuente se genera energía eléctrica. En esta biotecnología la célula de combustible microbiana utiliza diversos combustibles orgánicos disueltos en el agua, a diferencia de las células de combustible convencionales que dependen del gas hidrógeno como combustible. Al establecer en el metabolismo bacteriano los controles para la generación de electricidad, las células de combustibles microbianas eliminan los pasos extras que se emplean en otras tecnologías de células de combustible. Existen diversos reactores para las células de combustible microbiano, sin embargo, todos los reactores empleados para tal fin tienen terminales como los de las baterías contando con un ánodo y un cátodo. Las bacterias dependen del ánodo para vivir. Debido a esta necesidad de las bacterias para su metabolismo las mismas se ubican estratégicamente en la superficie para formar una comunidad bacteriana denominada biofilm. El tratamiento del biofilm como un elemento conductor permitió a los investigadores describir el transporte de electrones impulsados por el gradiente a través de un potencial eléctrico. La relación entre la matriz del biofilm y el ánodo se puede describir por la ecuación común para un circuito eléctrico, denominada la ley de Ohm. Teniendo en cuenta que el biofilm actúa como un ánodo viviente permitió a los investigadoeres describir el transporte de electrones desde las bacterias al electrodo, y analizar el gradiente del potencial eléctrico generado. En este modelo biotecnológico, se identificaron 3 variables fundamentales: la cantidad de material de desecho, la acumulación de biomasa en el ánodo y el potencial eléctrico en el biofilm. Mediante modelado del potencial en el ánodo del biofilm, los investigadores tienen ahora un indicador de cómo está operando las células de combustibles microbianas; pudiendo predecir cuánto voltaje dará el proceso y los mecanismos de optimización del bioproceso maximizando los rendimientos de energía por medio de controlar diferentes variables. La biotecnología y la energía Un área de gran relevancia y rápido desarrollo de la biotecnología es la producción de energía a partir de recursos renovables (biomasa) para generar fuentes de energías limpias, base de un desarrollo sustentable. Entre los combustibles de origen biológico se encuentran: Bioetanol se obtiene a partir de la fermentación de la biomasa. La producción de etanol se basa en la acción fermentativa de las levaduras sobre un sustrato adecuado. Se emplea la biotecnología para obtener microorganismos más productivos y tolerantes al etanol, o capaces de fermentar diferentes materias primas. Biodiesel se produce por transformación química de aceites vegetales. El biodiesel es un combustible formado por ésteres (etílicos o metílicos) producidos a partir de la reacción química entre aceites vegetales y el alcohol que puede usarse sólo o mezclado con diesel convencional. Biogas El gas producido por la digestión microbiana de la materia orgánica en un biorreactor (o biodigestor) puede ser utilizado como fuente de energía térmica, eléctrica o como combustible para transporte automotor. El proceso fermentativo (biodigestión) se desarrolla sobre residuos rurales, agro-industriales, domésticos, municipales y sobre plantas. Una vez finalizado el proceso de biodigestión, el biogas puede usarse directamente o almacenarse tanto para consumo doméstico como para generar energía eléctrica. También puede purificarse y ser almacenado para su utilización en el encendido de motores de automóviles. Biotecnología blanca o industrial (para obtener energía) La biotecnología blanca incluye todas las aplicaciones relacionadas con la industria química, la biorremediación, la generación de combustibles (biocombustibles), los procesos industriales de procesamiento de materias primas, la generación de tejidos biológicos y la biodetergencia. Además de las bioenergéticas, las aplicaciones industriales también permiten la obtención de plásticos biodegradables y otros biomateriales. De la misma manera que la biotecnología converge con la industria farmacéutica, la biotecnología de procesos converge con la industria química. Se estima que el año 2015 el 25% de los procesos de la industria serán biotecnológicos. De hecho, la biotecnología está introduciendo un cambio de paradigma en la industria química y tendrá un impacto importante en sectores tradicionales como el textil. Un buen ejemplo es el proyecto biotex, agenda estratégica de investigación acordada entre Euratex (Asociación Europea de Fabricantes Textiles) y Europa-Bio (patronal europea de la industria biotecnológica), a través del que se ha creado un marco de cooperación a largo plazo entre los fabricantes textiles y de productos biológicos para obtener nuevos productos para el consumo global, como fibras y composites, materiales funcionales que respondan a necesidades de los usuarios, enzimas y microorganismos que puedan integrarse a los procesos productivos del textil, biopolímeros, entre otros.
