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Biotecnología Industrial
Conocida como biotecnología blanca
◦La aplicación de procesos biotecnológicos que usan organismos vivos o sus derivados para generar productos o procesos industriales.
◦De forma mas económica y mas limpia. ◦El objetivo principal es la producción de compuestos químicos muy finos como las enzimas.
Lipasa
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Biotecnología Industrial
Productos.
◦Con nuevas características, como enzimas, ingredientes nutritivos, polímeros
Procesos.
◦Reemplazo de síntesis química tradicional con fermentación o biocatálisis
Materia prima.
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Biotecnología Industrial
Sus productos se pueden encontrar en Biopolímeros:
◦Ácido poli-láctico (PLA), propanediol y polihidroxialcanoatos (PHAs): fermentación de maíz, aceite de canola y otras materias primas por microorganimos
◦Botellas, bolsas, telas, automóviles, tintas, revestimientos, señuelos de pesca, juguetes y biberones, implantes y suturas
Polihidroxibutirato Alcaligenes eutrophus Sorona Nylon 30% energía 63% gases
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Biotecnología Industrial
Sus productos se pueden encontrar en:
◦Detergentes: proteasas, lipasas, amilasas y celulasas ◦Producidas en bacterias y hongos
◦Remueven manchas (sangre, mantequilla, papas) y mantiene las telas como nuevas
Bacillus licheniformis
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Biotecnología Industrial
Sus productos se pueden encontrar en:
◦Edulcorantes: procesamiento del almidón
◦Enzimas (glucosa isomerasa, invertasa y amilasa) permiten convertir almidón de maíz en edulcorantes para endulzar alimentos y bebidas
◦Edulcorante bajo en calorías (Eritrol) producido por fermentación de azúcar por hongos
◦Taumatina (proteína) es el compuesto natural
mas dulce, extraída de frutas y también producida por levaduras
Steviol Eritrol
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Biotecnología Industrial
Sus productos se pueden encontrar en:
◦Alimentos: tortillas, pastas, panes, galletas, cereales y queques ◦Enzimas, amilasas y lipasas, mejorar el rendimiento del horneado, la mecanización, a extender la frescura, a incrementar los volúmenes, mejorar la humedad, la textura y el color
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Sus productos se pueden encontrar en:
◦Alimentos: eliminar carcinógenos (asparagine, acrilamida)
◦Alimentos fritos, horneados, tostados o asados (cereales, papas tostadas, papas fritas, pan, galletas y café)
◦Enzimas, asparaginasas, producidas en hongos reducen hasta en un 90% los niveles de acrilamida
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Biotecnología Industrial
Sus productos se pueden encontrar en:
◦Textiles y cueros: biopreparación y desengrasado
◦100 metros cúbicos de aguas residuales por tonelada de cuero, gran cantidad de solventes orgánicos
◦Enzimas ayudan a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero similar a eliminar 170 mil autos, reduce el tiempo y energía necesarios, así como los químicos tóxicos
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Biotecnología Industrial
Enzimas para la preparación y pulido del algodón:
oAlgodón contiene ceras, aceites y contaminantes naturales oDeben ser removidos antes de hacer las fibras, hilos y telas oQuímicos corrosivos, altas temperaturas, muchos enjuagues,
gran cantidad de desechos
o40 billones de libras de fibra de algodón al año
oEnzimas, pectinasas, amilasas y celulasas, como alternativa
para reducir consumo de agua, energía, tiempo, químicos y precio
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Biotecnología Industrial
Reducir nuestra dependencia en combustibles derivados
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Biotecnología Industrial
Etanol de caña de azúcar y maíz
oCasi todo el etanol producido en el mundo (14 billones de
galones en 2014, 10% de la gasolina)
oLevadura (Saccharomyces cerevisiae) para producir etanol a
partir de caña de azúcar (Brasil)
oEnzimas amilasas (SPEZYME) para producir etanol a partir del
almidón de maíz
oCreación de trabajos directos (zona rural), 84 mil en el 2014 oMateriales ricos en azúcar o almidón entran en la cadena
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Biotecnología Industrial
Biodiésel
◦Producido por la reacción de aceites vegetales, grasas animales, recicladas de restaurantes con metanol (transesterificación).
◦En el 2015 se usaron 2.1 billones de galones en Estados Unidos ◦Reducción de 18.2 millones de toneladas en emisiones de carbono
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Biotecnología Industrial
Etanol de celulosa
◦Compuesto orgánico mas abundante del mundo
◦Residuos de maíz (mazorcas, hojas y tallos) y caña de azucar
◦1,3 millones de toneladas de biomasa celulósica cosechable en los Estados Unidos (1/3 combustible para transporte)
◦36 billones de galones de combustibles renovables para el
año 2022, de los cuales 16 billones serán derivados de celulosa
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Biotecnología Industrial
La química verde: biocatálisis
◦La utilización de una serie de principios que reducen o eliminan el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, producción o aplicación de productos químicos
◦De 50 productos en 2007 a 150 en 2012, 9% de las ventas en la industria química ($3 mil millones)
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Biotecnología Industrial
La química verde:
◦Gases ricos en carbono derivados de industria de metales, refinería de aceites, producción de químicos, y desechos municipales
◦Microorganismos especiales utilizados para la fermentación de gases (organismos acetógenos, Clostridium), captura y reuso
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Biotecnología Industrial
La química verde:
◦Simvastatin: medicamento para reducir el colesterol derivado de un hongo, tradicionalmente se producía con múltiples pasos de síntesis con uso de reactivos peligrosos y gran cantidad de desechos
◦Usando enzimas, aciltransferasas, se puede generar el medicamento, con mucho mayor rendimiento y un solo subproducto que se recicla
◦También para medicamento Januvia, diabetes tipo 2
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Biotecnología Industrial
La química verde:
◦Tecnología GEM: producción sostenible y libre de solventes de ingredientes de cosméticos
◦Enzimas y condiciones adecuadas para eliminar altas temperaturas, ácidos fuertes y subproductos no deseados
◦Consume mucho menos energía comparado a los procesos de producción convencionales y reduce emisiones de carbono
◦Permite utilizar nuevas materias primas naturales (ácidos grasos)
2-etilhexil Palmitato: emoliente y
suavizante, en compuestos labiales y lociones para piel y otros productos de belleza y salud.
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Biotecnología Industrial
La química verde:
◦Enzimas para facilitar el reciclaje de papel
◦Elimina el uso de solventes peligrosos derivados de petróleo para remover contaminantes pegajosos (stickies) de la maquinaria y del papel
◦Remueve los adhesivos del papel antes del reciclaje, incrementando la producción, disminuyendo el uso de químicos ◦Bacterias producen las enzimas, esterasas, por fermentación de recursos renovables
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Biotecnología Industrial
La química verde: quimicos C3 y C4
◦Acido acrílico: polímero súper absorbente para pañales, químicos para tratamiento de aguas, adhesivos, plásticos, etc
◦Butanodiol y gamma-butirolactona: plásticos y fibras (bumpers de carros), solventes (removedor de pintura, limpieza de electrónicos), herbicidas, farmacéuticos.
◦Microorganismos con rutas metabólicas especificas para producir estos compuestos por fermentación
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Biotecnología Industrial
El sector biotecnológico en Alemania, año 2014
Compañías: 579
◦Sectores: alimentación, producción farmacéutica, cosméticos, químicos y energía
Ingresos: $300 mil millones en 2015.
Investigación y desarrollo: $1046
millones
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Biotecnología Industrial
A nivel nacional
◦Producción de biodiesel por H&M en Santa Clara de San Carlos y Energía Biodegradables en Ochomogo, Cartago
◦Costa Rica importa cerca de $200 millones por mes en combustibles
◦Recolección de aceite de cocina usado, proveniente de restaurantes, sodas e industrias, para generar combustible limpio ◦Aceites de vegetales (soja, girasol, palma, higuerilla, jatropha)
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Biotecnología Industrial
A nivel nacional
◦Producción de farneseno por levaduras a partir de desechos orgánicos (bagazo y melaza de caña de azúcar, pulpa y mieles de café, rastrojo piña)
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Biotecnología Industrial
Producción de farneseno por levaduras
oIngeniería genética de la ruta metabólica de la levadura oFarneseno: bloque de hidrocarburo renovable que
puede reemplazar el diésel
o82% menos emisiones de gases de efecto invernadero
que el diésel de petróleo
oUsado en motores diésel de carga pesada y aviones
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Biotecnología Industrial
A nivel nacional
◦Prospección de enzimas presentes en los microorganismos presentes en el café
◦UNA
◦Biotransformación de compuestos presentes en los desechos de café (ácido clorogénico)
Enfermedades cardiovasculares,
Diabetes tipo 2, Alzheimer, y actividad Antinflamatoria y antibacterial
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Biotecnología Industrial
A nivel nacional
◦Producción de plásticos (PHB) por bacterias utilizando desechos de la industria del biodiesel
◦UNA-LANOTEC-UNED-UCR
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Biotecnología Industrial
Producción de plásticos (PHB) por bacterias utilizando
desechos de la industria del biodiesel
oIndustria del biodiesel genera glicerol como producto
secundario
oBacterias pueden utilizar glicerol como fuente de carbono oAlgunas bacterias acumulan carbono como biopolímeros
que pueden ser utilizados para gran variedad de usos
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¿Preguntas?
