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Produciendo productos cotidianos con hongos


La mayoría de los detergentes, cosméticos y prendas de vestir, por nombrar solo algunos productos, se fabrican con petróleo, por lo que estos artículos de uso diario no son ecológicos. 


Fraunhofer-Gesellschaft

Ahora es posible producir los productos químicos básicos de base biológica y de CO 2 neutrales para dichos artículos con la ayuda de hongos. Los equipos de investigación de Fraunhofer están desarrollando técnicas de fermentación y procesos de fabricación para producirlos a escala industrial.

Si encuentra una capa de moho azul-verde que cubre su pan, fruta u otra cosa de su despensa, terminará arrojándola con la basura, ya que los hongos son dañinos para su salud. Sin embargo, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB en Stuttgart están particularmente interesados ​​en los moldes, y en particular en el género Aspergillus. También están entusiasmados con los hongos de levadura y smut. ¿Por qué? “Los hongos han sido durante mucho tiempo indispensables para la producción de antibióticos o en la industria alimentaria. Los hongos que empleamos nos ayudan a sintetizar una variedad de productos químicos en un CO 2-nuta neutral. Son la base para detergentes, emulsionantes, cosméticos y productos farmacéuticos, pesticidas y plásticos “, dice el Prof. Steffen Rupp, subdirector de Fraunhofer IGB y jefe del Departamento de Biotecnología Molecular.

A diferencia del petróleo, la extracción de productos químicos a partir de materias primas renovables no libera CO 2 a la atmósfera. Y el uso de hongos como organismos de producción tiene otra ventaja importante: el conjunto de posibles organismos de producción es casi inagotable, al igual que la gama de materias primas renovables que pueden convertir. Como los hongos emplean una gran cantidad de vías metabólicas diferentes, producen una sorprendente variedad de productos, que pueden utilizarse en una amplia gama de aplicaciones.

Desde el ácido málico a los bio-surfactantes y poliésteres.

Produciendo productos cotidianos con hongos.
Células del hongo tizón Ustilago maydis en un estadio de una sola célula en presencia de cristales bio-surfactantes. Crédito: Fraunhofer-Gesellschaft

Los investigadores de Fraunhofer IGB producen una amplia variedad de productos químicos que utilizan hongos. Un ejemplo es el ácido málico. Existe un mercado en continuo crecimiento para la sustancia, que da a los productos tales como mermeladas y jugos un sabor amargo y mejora la vida útil de los productos horneados. También se puede utilizar como un bloque de construcción para poliésteres de base biológica. Y, en un proceso similar a la elaboración de cerveza, puede producirse utilizando moldes. En la elaboración de cerveza, la levadura fermenta el azúcar de malta de la cebada, mientras que en la producción de ácido málico, los hongos Aspergillus convierten el azúcar o los aceites vegetales.

Esto se puede hacer “alimentando”, por ejemplo, una solución de azúcar a base de madera a los hongos para que generen ácido málico. La fermentación como esta funciona bien a escala de laboratorio. Los investigadores de IGB están investigando actualmente formas de ampliar el proceso de comercialización, en particular, mejorando el rendimiento de la fermentación.

Usando un proceso similar, también pueden crear agentes tensioactivos que se pueden usar para producir detergentes, emulsionantes, ingredientes activos para cosméticos, productos farmacéuticos y pesticidas. Ahí es donde entran en juego los hongos smut. Son parásitos que infestan las plantas, haciéndolos parecer que han sido quemados, de ahí su nombre germánico, Brandpilze [hongos quemados]. “El proceso es otro que estamos desarrollando activamente para la producción industrial. Nuestro objetivo principal es optimizar la composición de los biosurfactantes que producimos para adaptarse a diversas aplicaciones en el campo de los detergentes y emulsionantes”, explica la Dra. Susanne Zibek, directora de Grupo de Biotecnología Industrial.

Las levaduras también son productores interesantes. Además de elaborar cerveza, como se mencionó anteriormente, ciertas levaduras también pueden usarse para producir moléculas que son esenciales para sintetizar nuevos plásticos, como los ácidos dicarboxílicos de cadena larga. Los investigadores de Fraunhofer IGB han logrado desarrollar un proceso para producir ácidos dicarboxílicos de cadena larga a partir de una cepa de Candida.

Produciendo productos cotidianos con hongos.
Cascada de fermentación de biorreactores con volúmenes de 10 litros a 10 m3 en el Centro Fraunhofer para procesos químico-biotecnológicos en Leuna, Alemania. Crédito: Fraunhofer-Gesellschaft

Ampliación: planta piloto y biorrefinería Fraunhofer.

Si los productos químicos de base biológica se van a usar en aplicaciones industriales, ya sea como surfactantes, como componentes de alimentos como el ácido málico o como bloques de construcción molecular para plásticos, se deberán sintetizar a gran escala. Este es un desafío abrumador: la producción mundial de surfactantes, por ejemplo, es de 18 millones de toneladas métricas por año. “La ampliación de los procesos de kilogramos a toneladas implica una gran cantidad de ingeniería y computación”, explica el investigador de Fraunhofer Zibek. Todavía hay preguntas que deben responderse: ¿Cómo perfeccionamos la composición de los medios de fermentación? ¿Cuál es la mejor manera de alimentar a los hongos? Los investigadores están abordando inicialmente estas preguntas a pequeña escala.

Una vez que se haya superado este obstáculo, los investigadores del Centro Fraunhofer para Procesos Biotecnológicos Químicos (CBP) deberán establecer los procesos para la producción a gran escala. Operan una planta piloto en la que los procesos de fermentación se pueden escalar hasta un máximo de diez metros cúbicos. Un volumen tan grande requiere una enorme cantidad de materias primas; Después de todo, los hongos necesitan alimentación. La fuente preferida de los científicos es el azúcar de la madera, en otras palabras, las soluciones de azúcar que contienen glucosa y xilosa. Estos pueden obtenerse directamente en la biorrefinería de ligno-celulosa Fraunhofer CBP y mezclarse en el medio de cultivo.

A su vez, esto proporciona a los mohos y otros organismos fúngicos condiciones de crecimiento óptimas utilizando materias primas renovables , lo que les permite producir toneladas de productos químicos.


Proporcionado por: Fraunhofer-Gesellschaft

FUENTE: phys.org


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