Manual de Prácticas: Ingeniería de Bioprocesos

Abstract

Las tecnologías de tratamiento biológico basadas en la transformación de compuestos tóxicos en sustancias de alto valor de mercado son el futuro de una economía sustentable y respetuosa con el clima y el ambiente. Sin embargo, su aplicación a gran escala en la industria es aún limitada. Para superar esto, es necesaria una mejor transferencia de conocimiento entre la industria y la microbiología fundamental. En esta práctica implementaremos el concepto de biotransformación de residuos mediante la transformación biológica de las emisiones de metano en dos compuestos diferentes, ectoína y bioplásticos. Cultivaremos dos metanótrofos, cada uno perteneciente a un tipo diferente. i) Methylomicrobium alcaliphilum, que pertenece al tipo I y produce ectoína y ii) Methylocystis hirsuta que pertenece al tipo II y produce bioplásticos. El metano se utilizará como única fuente de energía y carbono en nuestros cultivos. Se utilizarán altas concentraciones de sal para producir ectoína, mientras que la limitación de nitrógeno se utilizará para producir bioplásticos. A través de estos cultivos, comprenderemos las capacidades de las bacterias metanótrofas para biotransformar el metano en compuestos de alto valor agregado. Para eso, monitorearemos estos cultivos haciendo un seguimiento del consumo de sustrato y la formación de biomasa y productos de valor. Para ello analizaremos la fase gas y líquida con métodos analíticos como la cromatografía de gases y la cromatografía líquida de alta presión. El tipo de metanótrofo presente en cada cultivo se determinará mediante microscopía. En última instancia, determinaremos el crecimiento de cada metanótrofo y el rendimiento de biomasa utilizando espectrofotometría y peso seco de biomasa. De este experimento obtendremos las tasas de biotransformación de metano y los rendimientos de producción de cada compuesto. Con todo este conocimiento podemos hacer una estimación de viabilidad y elegir el proceso más adecuado y rentable con los datos obtenidos.