Biotecnología para cuidar el medio ambiente

Mejorar la sostenibilidad del planeta con biotecnología

La biotecnología ambiental puede ayudar a cuidar el planeta y mejorar su sostenibilidad. El grupo de trabajo de Estados Unidos y la Unión Europea en esta materia determinó cuatro desafíos en la I+D+i biotecnológica:

  • Conocer el impacto del cambio climático sobre los procesos ambientales
  • Desarrollar técnicas biotecnológicas para comprender y mejorar la producción sostenible de biocombustibles
  • Implementar nuevas soluciones para viejos problemas de contaminación ambiental
  • Impulsar la biotecnología para fomentar el establecimiento de la bioeconomía

manos-tierraTras la Revolución Industrial, las civilizaciones han cambiado considerablemente su economía y organización social. Desde el siglo XVIII, el impacto ambiental que ha sufrido el planeta Tierra también ha sido muy importante. La investigación y la innovación en biotecnología ha ayudado a paliar el impacto medioambiental de las actividades industriales.

Para ello, se han usado organismos vivos (o partes de los mismos) en el tratamiento de aguas, la degradación de contaminantes ambientales (como el petróleo) o se ha ingeniado la producción de biocombustibles, para frenar nuestra dependencia de los combustibles fósiles tradicionales. Así quiere la biotecnología asegurar el futuro de las próximas generaciones:

Limpiar las aguas con microorganismos

La investigación en biotecnología trata de reducir los efectos de las actividades industriales sobre el medio ambiente. Un ejemplo claro es el uso de microorganismos en el tratamiento de aguas residuales, que comenzó en Inglaterra a finales del siglo XIX y principios del XX, con el objetivo de controlar los brotes infecciosos en las grandes ciudades.

Los objetivos del tratamiento biológico de las aguas son, por un lado, reducir el contenido en materia orgánica y su contenido en nutrientes y por otro, eliminar los posibles patógenos y parásitos. El primer tratamiento de las aguas residuales se realiza mediante procesos físicos, como la sedimentación o la remoción de sólidos y arenas.

Posteriormente, el tratamiento secundario se usa para degradar substancialmente el contenido biológico de estas aguas. En la mayoría de plantas, se utilizan procesos biológicos aerobios, por el que diversas bacterias consumen componentes biodegradables como azúcares o grasa, y unen fracciones solubles en partículas de flóculo. Existen varios sistemas posibles, como los fangos activos, las camas filtrantes (o de oxidación) y los reactores biológicos de cama móvil o de membrana. Un esquema de tratamiento posible de aguas residuales es el siguiente:

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Biorremediación para frenar catástrofes medioambientales

Cuando en 2002, el Prestige se hundió enfrente de las costas gallegas, nadie imaginaba que de aquella situación se pudiera sacar alguna lección positiva. Pero la hubo. Tras el desastre medioambiental originado por la contaminación de las playas de Galicia, Asturias y Cantabria, y la ola de solidaridad de voluntarios de toda España, la biotecnología ambiental se puso las pilas para conseguir avances científicos que permitieran no repetir la historia.

voluntarios-prestigeDoce años después de la marea negra del chapapote, la investigación en biorremediación ha dado pasos importantes. El CSIC, por ejemplo, comenzó estudios experimentales en la Isla de Sálvora, cerca de la ría de Arousa. Sus ensayos permitieron demostrar la eficacia de Pseudomonas putida en la oxidación de hidrocarburos, algo que ya se conocía en diversas investigaciones realizadas in vitro. La biorremediación in situ, sin embargo, no fue la única técnica estudiada tras el hundimiento del Prestige.

Otras investigaciones planteaban, ya desde la catástrofe del Exxon Valdez en Alaska en 1989, el uso de la bioaumentación para eliminar más rápido las manchas de petróleo. Esta segunda técnica trata de aumentar las comunidades microbianas para tratar de limpiar antes las mareas negras. La investigación trata ahora de caracterizar a estos microorganismos y conocer los mecanismos metabólicos que utilizan, como este trabajo realizado en la Estación Experimental del Zaidín.

Biocombustibles para obtener energía limpia y sostenible

La dependencia de los combustibles fósiles, y el cambio climático, son dos de los retos medioambientales más importantes de este siglo. Tratar de contar con energías más limpias y sostenibles es un desafío que la biotecnología afronta desde hace años. Los biocombustibles, que contienen componentes derivados de la biomasa, ayudan a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

La biomasa usada para producir biocombustibles puede derivar de organismos recientemente vivos o de sus desechos metabólicos. Normalmente se utiliza materia vegetal, ya que absorbe carbono a medida que las plantas van creciendo, y emiten prácticamente la misma cantidad de dióxido de carbono cuando se consume, ofreciendo un balance medioambiental positivo.

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Aunque los biocombustibles fueron introducidos inicialmente por Henry Ford, el descubrimiento de grandes bolsas de petróleo aparcó temporalmente la producción y uso de biocarburantes. Desde hace años, sin embargo, la investigación en biocombustibles ha vuelto con fuerza debido al avance imparable del cambio climático.

Durante décadas Brasil ha producido bioetanol a partir de la caña de azúcar, y este biocarburante es ya usado como combustible puro en vehículos, y no como mero “aditivo”. En México, por ejemplo, se ha investigado mucho la producción de biocombustibles a partir de maíz. Argentina, considerado como el primer país en exportación de biocombustibles, se ha especializado en su generación mediante el uso de soja-aceite de soja. Estos primeros resultados forman parte de los conocidos como biocombustibles de primera generación.

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 El uso de materia vegetal para biocarburantes generaba, sin embargo, un considerable problema ético. Utilizar especies como la caña de azúcar, la soja o el maíz reducía la disponibilidad de fuentes alimentarias importantes, por lo que en seguida surgieron los biocombustibles de segunda generación, cuya característica más importante es que las materias primas de las que proceden no serían usadas directamente como alimento.

Dicha mejora vegetal, como explica Borja Garnelo en el blog de la Asociación de Biotecnólogos de León, “se encuentra focalizada en aquellas partes de la planta que no han sido modificadas a lo largo de los años mediante la mejora clásica llevada a cabo por los agricultores, es decir aumentar el potencial de la planta para ser utilizado como fuente de alimentación y, lo que actualmente es un desecho, fuente de biocombustibles”.

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Las investigaciones actuales en biotecnología tratan de desentrañar los mecanismos moleculares que establecen la estructura de la pared celular, y en particular, de conocer cómo se puede degradar más fácilmente la lignina. Su estructura compleja y las interacciones que mantiene este polímero reducen el acceso y la actividad de las enzimas degradativas de la pared celular, disminuyendo el rendimiento en la producción de bioetanol.

Empresas como Neol Biosolutions (joint venture entre Grupo Repsol y Neuron Bio), Neiker-Tecnalia o Bioamin tratan de mejorar la producción de biocombustibles. Las biotecnológicas españolas aportan así su granito de arena a la I+D+i en un reto tan importante como la búsqueda de alternativas a los combustibles fósiles y la lucha contra el cambio climático.

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