Desarrollo de Herramientas de Biorrefinería: La conversión necesaria para que los medios justifiquen (sustenten) los fines

COMELLI, R.A.; IGLESIAS, A.A.

Santa Fe

Encuentro; ENTEC - Encuentro Tecnológico sobre Saneamiento Ambiental Soluciones tecnológicas para problemas ambientales; 2014

CCT-CONICET-Santa Fe

Durante el siglo XX la petroqu¨ªmica fue la base principal de un desarrollo tecnol¨®gico notable. El refinado del petr¨®leo permiti¨® extraer materias primas para producir combustibles, solventes y lubricantes; as¨ª como tambi¨¦n materiales de m¨²ltiples aplicaciones (fibras sint¨¦ticas, pl¨¢sticos, adhesivos, fertilizantes y compuestos farmac¨¦uticos) para producir bienes y servicios que son de uso cotidiano. Las bondades de este desarrollo tienen una contratara en una problem¨¢tica que se torna cada vez m¨¢s acuciante y que est¨¢ basada en tres hechos principales: 1) La finitud de las reservas de petr¨®leo. 2) La alteraci¨®n en la composici¨®n de la atm¨®sfera producida por los gases de combusti¨®n de combustibles f¨®siles, que producen el efecto invernadero y el cambio clim¨¢tico. 3) Lo recalcitrante a la degradaci¨®n de los materiales sint¨¦ticos. El todo constituye una situaci¨®n que es seriamente preocupante por falta de sustentabilidad. Entre los primeros pasos para solucionar la problem¨¢tica se encuentra la producci¨®n de biocombustibles de primera generaci¨®n: etanol a partir de almidones y az¨²cares solubles, y biodiesel por tratamiento de grasas y aceites naturales. Aunque estos m¨¦todos representan una respuesta importante, son insuficientes y tienen asociados algunos inconvenientes, principalmente los relacionados a incumbencias ¨¦ticas (uso de materias primas como alimentos o para combustibles), de generaci¨®n de subproductos y de composici¨®n limitada del componente ¡°bio¡± (m¨¢s all¨¢ de la materia prima utilizada). Una visi¨®n m¨¢s amplia, que persigue solucionar estos inconvenientes emergentes, pero que tambi¨¦n abarca un desarrollo multifuncional, est¨¢ dada por la estrategia de biorrefiner¨ªa. El concepto de biorrefiner¨ªa implica el desarrollo de procesos biotecnol¨®gicos industriales no s¨®lo para la producci¨®n de combustibles, sino tambi¨¦n de energ¨ªa, lubricantes, adhesivos, pol¨ªmeros y diversos qu¨ªmicos a partir de biomasa y utilizando procedimientos con bajo (o nulo) nivel de contaminaci¨®n. La estrategia de biorrefiner¨ªa plantea, en forma integral, la reconversi¨®n de las refiner¨ªas el petr¨®leo para alcanzar productos de propiedades similares para su uso industrial, pero con un alto grado de biodegradabilidad y compatibilidad con el cuidado del equilibrio ecol¨®gico. La asociaci¨®n interdisciplinaria establecida entre los grupos del INCAPE y del IAL tiene como objetivo principal constituir un grupo de trabajo para obtener herramientas moleculares y procedimientos que permitan desarrollar estrategias de biorrefiner¨ªa para distintas industrias que necesitan optimizar y/o reconvertir sus procesos productivos. Entre los desarrollos que est¨¢n llev¨¢ndose a cabo son de menci¨®n los siguientes: I)                   La obtenci¨®n de herramientas qu¨ªmicas y biol¨®gicas para reciclar y valorizar el glicerol proveniente como subproducto de la generaci¨®n de biodiesel. Espec¨ªficamente, se obtuvieron catalizadores qu¨ªmicos y enzimas recombinantes para convertir el glicerol en dihidroxiacetona, aumentando as¨ª el valor del primero por obtenci¨®n de un compuesto de utilidad en las industrias cosm¨¦tica, farmac¨¦utica y de obtenci¨®n de pol¨ªmeros. En asociaci¨®n, con el uso de herramientas enzim¨¢ticas puede asociarse la valorizaci¨®n del glicerol con la producci¨®n de az¨²cares alcoholes, de utilidad variada en la industria alimenticia, como aditivos de combustibles y como reactivos importantes para la obtenci¨®n de hidr¨®geno por reformado de az¨²cares. II)                 La obtenci¨®n de un sistema proteico con actividad de metano monooxigenasa, para convertir el gas en metanol. III)              El desarrollo de un procedimiento eficiente y continuo para la obtenci¨®n de plastificantes (principalmente del poli-vinil-cloruro, PVC) a partir de aceite de soja. Hist¨®ricamente, se utilizaban como  plastificantes de ftalatos, pero se han puesto restricciones importantes a la comercializaci¨®n de los mismos por inconvenientes de toxicidad de estos compuestos. De esta forma, se hizo imperiosa la necesidad de reconvertir el proceso para generar plastificantes con bajo grado contaminante, en un t¨ªpico ejemplo de aplicaci¨®n de estrategia de biorrefiner¨ªa, realizando la epoxidaci¨®n y transesterificaci¨®n de un aceite natural. Se est¨¢ trabajando para optimizar el proceso de epoxidaci¨®n con agua oxigenada, catalizado por el ¨¢cido f¨®rmico, para poder hacerlo continuo y con un control adecuado de variables como la temperatura. Tambi¨¦n se persiguen obtener distintas enzimas como herramientas moleculares, para procesar el aceite vegetal y producir derivados del tipo oxilipinas, que tendr¨ªan propiedades plastificantes compatibles con las caracter¨ªsticas deseadas. IV)              La obtenci¨®n de ceras de utilidad para la biorremediaci¨®n de suelos contaminados con hidrocarburos. V)                La obtenci¨®n de herramientas qu¨ªmicas y biol¨®gicas para la degradaci¨®n de residuos lignocelul¨®sicos, incluyendo la obtenci¨®n de enzimas hidrol¨ªticas de ¦Â-glucanos y oxidasas de difenoles para procesar lignina y sus derivados.