BIOTA – Biotecnología Ambiental y Astrobiología
Proyecto Spin-Off:

BIOTEXFO - Biotecnología de Extremófilos Fotosintéticos

Instrumento BIORREM-T

Biorremediación con Microalgas – Biorrefinería Tierra - Marte

PRESENTACIÓN / RESUMEN

Tierra:

Solución de Problemáticas Ambientales Propias del Sistema Tierra

El calentamiento global asociado con la quema de combustibles fósiles y emisiones de CO2 provenientes de los diferentes procesos industriales y la contaminación excesiva de los cuerpos de agua con aguas residuales agroindustriales y urbanas, están haciendo que cobre cada vez más importancia la necesidad de plantear soluciones integrales y alternativas respetuosas con el medio ambiente. En este caso las empresas destileras de alcohol carburante y las industrias licoreras presentan ambos problemas:

1. Emisiones de CO2 proveniente de la quema de combustibles fósiles y de los procesos de fermentación que se llevan a cabo para la producción del alcohol.
2. Contaminación excesiva de los cuerpos de agua con aguas residuales agroindustriales – Vinazas. (Líquido espeso altamente contaminante que queda después del proceso de fermentación y destilación).

Como ya se expuso anteriormente, la vinaza de destilería es un efluente industrial que es liberado durante la destilación de alcohol, cuyos volúmenes generados constituyen un serio problema ambiental ya que por cada litro de alcohol se desechan aproximadamente 10 L de vinaza. (Marcos de Oliveira. Vinhaça alternativa Resíduo da produção de etanol pode ser usado para producir biodiesel. En: PESQUISA FAPESP 186 pag. 71. agosto DE 2011). Situación que causa diferentes impactos sobre el medio ambiente, los cuales están asociados generalmente a su contribución en cuanto a: carga orgánica (DQO y DBO), toxicidad, sólidos en suspensión (SS) y algunas características fisicoquímicas como el color, que hacen de ellas sustancias con un gran poder de bioacumulación y una baja degradación que ocasiona su acumulación con el tiempo en los diferentes cuerpos de agua contaminados, provocando de esta manera, una disminución de la luminosidad de las aguas que trae por consecuencia una caída en la actividad fotosintética de los ecosistemas acuáticos reduciendo el contenido de oxígeno disuelto. Estos residuales agroindustriales, tienen un efecto tóxico sobre los peces y otros organismos acuáticos. (Verma I. Toxicity of distillery waste to Puntius sophore (Ham) and Mystinvittatus (Bloch) (Piscu Cyprinidal Bagridal).. Part 3. Bioassay studies and TgLm determination. Acta Hydrochims. Hydrobiol., 4, 547, 1976).

Las vinazas, han sido estudiadas en diferentes partes del mundo para su tratamiento y obtención de compuestos de interés a partir de las mismas tales como: alimento animal, bioabonos y vitaminas. También son variados los sistemas de tratamientos implementados a nivel mundial para reducir el impacto que ocasionan estos efluentes sobre los ecosistemas donde son vertidos. (Fitzgibbon F., Nigam P.., Singh D.. y Marchant R. Biological treatment of distillery waste for pollution-remediation. J. Basic Microbiol, 35, 293, 1995).

Ahora bien, por vía anaerobia se han logrado buenos valores de remoción de la carga orgánica para la vinaza (Valdéz E.., Obaya MC., García A.., Reyes A. y Chivás M. Estudio del tratamiento anaeróbico de los residuales de la industria alcoholera. Rev. ICIDCA, 19, 7, 1985). Sin embargo, permanecen inalterables en ella compuestos de difícil biodegradabilidad y biodisponibilidad. Incluso, características fisicoquímicas como el color (Bermúdez RC., Hoyos J. y Rodríguez S. Evaluación de la disminución de la carga contaminante de la vinaza de destilería por tratamiento anaerobio. Rev. Int. Contaminación Ambiental, 16, 23, 2000).

De otra parte y más recientemente, surge una nueva alternativa en el campo de la biotecnología de microalgas. En este caso se ha propuesto cultivar estas sobre vinazas para la producción de biocombustibles con la consecuente depuración de estas. (Marcos de Oliveira. Vinhaça alternativa Resíduo da produção de etanol pode ser usado para produzir biodiesel. En: PESQUISA FAPESP 186 pag. 71. agosto DE 2011).

Es de destacar, que, por tratarse de una alternativa nueva y por lo tanto inexplorada, los estudios conocidos hasta la fecha son muy resientes, escasos y con pocos o nulos resultados. Además, se están llevando a cabo solamente con microalgas mesofílicas. Un grupo de microorganismos fotosintéticos cuya temperatura óptima de crecimiento y desarrollo se encuentra alrededor de 37 °C. Temperatura a la cual deben desarrollarse los bioprocesos en los que intervengan este tipo de microorganismos, factor que limitaría en cierta forma el desarrollo de un bioproceso altamente eficiente, si se tiene en cuenta que los efluentes industriales de destilería – vinazas, tienen altas temperaturas e índices de acidez muy bajos.

Por tal razón, este tipo de vinazas ha sido considerado como uno de los residuos con potencial de contaminación muy alto. Por ejemplo, una destilería con una producción de 150.000 litros diarios de etanol puede producir vinaza con la misma carga orgánica generada por una ciudad de 1 millón de habitantes (Conil, 2006), lo cual obliga a las industrias a someterla a tratamiento antes de ser vertida, o al desarrollo de alternativas para su aprovechamiento.

De otra parte, las actuales perspectivas a nivel mundial de incrementar gradualmente la producción de alcohol a partir de jugos y melazas para su empleo como combustible vehicular (Gálvez 2005), incrementa enormemente el riesgo de una mayor contaminación, si las destilerías no aplican tecnologías que disminuyan la carga contaminante.

Por todo lo anterior, la búsqueda de medidas innovadoras mediante nuevas tecnologías que reduzcan la actual contaminación ocasionada por las industrias productoras de alcohol y que garanticen además un medio ambiente más sano para las futuras generaciones, se convierten en la razón de ser de nuestro plan de negocio y por lo tanto, en el objeto del presente proyecto de Spin-Off, que consiste en el desarrollo de un bioproceso que utilice extremófilos fotosintéticos para el tratamiento de vinazas de destilería, con la consecuente reducción de emisiones de CO2 y generación de biomasa microalgal para su posterior aprovechamiento en la producción de bioproductos con alto valor agregado.

Marte:

Terraformación y Colonización

Hace relativamente poco tiempo que tuvimos las primeras vistas de nuestro planeta desde el espacio exterior, sorprendiéndonos lo hermoso y frágil que se veía nuestro hogar, como dijo Carl Sagan “un pálido puntito azul en el espacio”, muy diferente a los demás planetas de nuestro Sistema Solar. Nuestra casa, de color azul por su agua, blanca por sus nubes, y verde por su vida, es un planeta incomparable en nuestro Sistema Solar, y probablemente muy raro en el Universo.

Los Sistemas Naturales de la Tierra se están deteriorando a un ritmo sin precedentes. Una de las opciones más viables para resolver este gran problema es que los humanos se conviertan en una civilización espacial. Sin embargo, los humanos tienen su fisiología desarrollada para vivir en la Tierra; la falta de gravedad en el espacio puede afectar dicha fisiología y la salud mental humana. La biotecnología, incluidos los alimentos, la medicina, la energía y más, está desempeñando un papel importante en la colonización espacial. BIOTA explora el futuro de la biotecnología en el espacio a través de una serie de proyectos relacionados con la exploración espacial.

La colonización de Marte se refiere a la posibilidad futura de que los Seres Humano habitemos este planeta de manera permanente. En QAC consideramos que la colonización del espacio es un paso deseable y tal vez inevitable en el futuro de la Humanidad.

Instrumento BIORREM-T

Diseño, Implementación y Puesta en Marcha de un Fotobiorreactor a Escala Laboratorio bajo el Concepto de Biorrefinería: Biorrefinería Tierra – Marte para el Cultivo de Extremófilos Fotosintéticos Sobre Vinazas de Destilería.

Cada vez son más los avances técnicos y científicos en el campo de la biotecnología con microalgas que buscan la forma de cultivar estos microorganismos en condiciones controladas y óptimas para la producción de una gran cantidad de bioproductos de alto valor agregado. Sin embargo, el diseño, implementación y puesta en marcha de fobiorreactores para su cultivo a escala de laboratorio, preindustrial e industrial, aún se encuentra en etapa de desarrollo. Sobre todo, los dirigidos al uso de Extremófilos Fotosintéticos para Astrobiotecnología, entendida esta en este caso, como la biotecnología que hecha en Tierra tiene aplicaciones espaciales y viceversa, la biotecnología que, hecha en el espacio, tiene aplicaciones en Tierra. En el presente trabajo, se ha hecho una revisión de los criterios generales y específicos para el diseño de un biorreactor de columnas de burbujeo a escala de laboratorio que, bajo el concepto de biorrefinería, permita el uso de Extremófilos Fotosintéticos de interés astrobiológico y biotecnológico encaminados a la solución de problemáticas ambientales propias del Sistema Tierra (destilerías de alcohol y sus efluentes líquidos y gaseosos) extrapolable al diseño (simulación) de un Sistema de Soporte de Vida para un hábitat de Marte y sus posibles implicaciones en la terraformación y/o colonización de este.

Nuestra Hipótesis de Trabajo:

En el Marte antiguo existieron aguas hidrotermales asociadas a la actividad volcánica en las cuales se podrían encontrar vestigios de la existencia de vida microbiana (extinta o presente). Estos microorganismos que también se encuentran en ambientes extremos de la Tierra, serán clave en el desarrollo de procesos de terraformación, colonización y biotecnología ambiental que favorecerán la habitabilidad de ambos planetas.