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¿Por qué los científicos eligieron bacterias anaeróbicas para producir estos tres importantes disolventes?
Con el auge de las energías renovables y las tecnologías verdes, los científicos están cada vez más interesados en aprovechar los microorganismos para producir sustancias químicas importantes. Entre ellas, las bacterias anaeróbicas han mostrado un gran potencial en la producción de disolventes como acetona, butanol y etanol. Este proceso, conocido como fermentación ABE (fermentación de acetona-butanol-etanol), ha convertido a las bacterias anaeróbicas en importantes productoras de productos químicos sostenibles en la actualidad.
Este proceso de fermentación fue desarrollado por primera vez por el químico Chaim Weitzman durante la Primera Guerra Mundial, cuando se necesitaban grandes cantidades de acetona para fabricar suministros militares.
Un aspecto único del proceso de fermentación ABE es la fuente de sus materias primas. Este proceso a menudo utiliza carbohidratos como el almidón y la glucosa, que pueden provenir de desechos de alimentos y subproductos agrícolas, lo que hace que el proceso de producción sea más atractivo ambientalmente.
Cómo funciona el proceso
La fermentación ABE la lleva a cabo una bacteria anaeróbica de la familia Bacillaceae, especialmente Clostridium acetobutylicum como cepa experimental más utilizada. El proceso de fermentación se puede dividir a grandes rasgos en dos etapas: fermentación ácida y fermentación con disolventes. En la primera fase, las células crecen rápidamente y acumulan intermediarios como acetato y butirato. A medida que el valor del pH disminuye, las bacterias pasarán a la etapa de producción de solvente. Los productos de esta etapa incluyen acetona, butanol y etanol, con una proporción de 3:6:1.
Muchas de las primeras tecnologías utilizadas, como la eliminación de gases, la filtración por membrana y la extracción líquido-líquido, pueden mejorar significativamente el rendimiento y la pureza del producto y son pasos importantes para optimizar aún más la producción.
La fermentación anaeróbica no sólo produce sustancias químicas, sino que también ayuda a reducir la generación de residuos, promoviendo el desarrollo sostenible.
Reseña histórica
La historia de la fermentación ABE se remonta a la primera producción biológica de butanol por parte de Louis Pasteur en 1861. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, junto con las necesidades de la guerra mundial, esta tecnología se utilizó ampliamente y se transformó en producción a gran escala en la década de 1910. Vale la pena señalar que, aunque este proceso fue reemplazado por petroquímicos después de la guerra, la fermentación ABE está ganando atención nuevamente a medida que aumenta la demanda de energía renovable.
Investigación actual y perspectivas de mercado
Con la demanda de combustibles y productos químicos sostenibles, muchas instituciones de investigación y empresas han comenzado a prestar atención a la tecnología de fermentación ABE que utiliza bacterias anaeróbicas. Los científicos prefieren en particular el butanol por su potencial como combustible renovable. Los datos muestran que el biobutanol se puede utilizar de manera más eficiente en motores de gasolina y tiene un buen potencial de transporte.
La demanda del mercado de butanol aumenta día a día y se espera que el biobutanol se convierta en una importante alternativa de biocombustible para 2025.
Actualmente, en el contexto del desarrollo de la bioenergía, la aplicación de bacterias anaeróbicas ya no se limita a un solo producto, sino que también reestructura el sistema de producción de una variedad de productos químicos y combustibles. El proceso de fermentación ABI puede desempeñar una mayor contribución en futuras políticas medioambientales.
Innovación y Retos
Aunque la fermentación ABE muestra muchos potenciales, su proceso de producción aún enfrenta muchos desafíos. Por ejemplo, el problema de la inhibición del producto significa que cuando la concentración del producto alcanza un cierto nivel, afectará la actividad de las bacterias anaeróbicas. Por lo tanto, los científicos seguirán trabajando arduamente para mejorar la productividad, mejorar la rentabilidad y desarrollar nuevos microorganismos.
Los científicos están explorando formas de mejorar el proceso de producción optimizando el diseño del reactor, mejorando las fuentes de materia prima y mejorando la tecnología de recuperación de productos. Los experimentos muestran que la aplicación de diferentes tecnologías y recursos orientados a las plantas para mejorar la eficiencia de la producción y la pureza del producto puede superar eficazmente los desafíos actuales.
Conclusión
Actualmente, la urgente necesidad de la sociedad de un desarrollo sostenible y energía limpia impulsa a los científicos a reevaluar y desarrollar tecnologías inherentes. El uso de bacterias anaeróbicas para la fermentación ABE no sólo satisface la demanda del mercado, sino que también es beneficioso para el medio ambiente. En tales circunstancias, no podemos evitar preguntarnos: ¿cuántas otras biotecnologías aún no descubiertas podrán cambiar nuestra forma de vida y producción en el futuro?
