BIOTECNOLOGÍA PARA TODOS: Socialización de conceptos ...biotecnologia.biologia.ucr.ac.cr/wp-content/uploads/2017/01/8_Bio... · mas dulce, extraída de frutas y también producida

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Biotecnología Industrial

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Conocida como biotecnología blanca◦La aplicación de procesos biotecnológicos que usan organismosvivos o sus derivados para generar productos o procesosindustriales.◦De forma mas económica y mas limpia.◦El objetivo principal es la producciónde compuestos químicos muy finoscomo las enzimas.

LipasaTriglicéridos

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Productos.◦Con nuevas características, como enzimas, ingredientesnutritivos, polímeros

Procesos.◦Reemplazo de síntesis química tradicional con fermentación obiocatálisis

Materia prima.◦Reemplazo de gasolina con bioetanol

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Sus productos se pueden encontrar en Biopolímeros:◦Ácido poli-láctico (PLA), propanediol y polihidroxialcanoatos(PHAs): fermentación de maíz, aceite de canola y otras materiasprimas por microorganimos◦Botellas, bolsas, telas, automóviles, tintas, revestimientos,señuelos de pesca, juguetes y biberones, implantes y suturas

Polihidroxibutirato

Alcaligenes eutrophus

Sorona

Nylon30% energía63% gases

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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

1956

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Sus productos se pueden encontrar en:◦Edulcorantes: procesamiento del almidón◦Enzimas (glucosa isomerasa, invertasa y amilasa) permitenconvertir almidón de maíz en edulcorantes para endulzaralimentos y bebidas◦Edulcorante bajo en calorías (Eritrol) producido porfermentación de azúcar por hongos◦Taumatina (proteína) es el compuesto natural mas dulce, extraída de frutas y también producida por levaduras

Steviol

Eritrol

Taumatina

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Sus productos se pueden encontrar en:◦Alimentos: tortillas, pastas, panes, galletas, cereales y queques◦Enzimas, amilasas y lipasas, mejorar el rendimiento delhorneado, la mecanización, a extender la frescura, a incrementarlos 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, papastostadas, papas fritas, pan, galletas y café)◦Enzimas, asparaginasas, producidas en hongos reducen hasta enun 90% los niveles de acrilamida


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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 efectoinvernadero similar a eliminar 170 mil autos, reduce el tiempo yenergía necesarios, así como los químicos tóxicos

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Enzimas para la preparación y pulido del algodón:oAlgodón contiene ceras, aceites y contaminantes naturalesoDeben ser removidos antes de hacer las fibras, hilos y telasoQuímicos corrosivos, altas temperaturas, muchos enjuagues,gran cantidad de desechoso40 billones de libras de fibra de algodón al añooEnzimas, pectinasas, amilasas y celulasas, como alternativapara reducir consumo de agua, energía, tiempo, químicos yprecio

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Reducir nuestra dependencia en combustibles derivadosdel petróleo

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Etanol de caña de azúcar y maízoCasi todo el etanol producido en el mundo (14 billones degalones en 2014, 10% de la gasolina)oLevadura (Saccharomyces cerevisiae) para producir etanol apartir de caña de azúcar (Brasil)oEnzimas amilasas (SPEZYME) para producir etanol a partir delalmidón de maízoCreación de trabajos directos (zona rural), 84 mil en el 2014oMateriales ricos en azúcar o almidón entran en la cadenaalimenticia

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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 decarbono

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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 enlos Estados Unidos (1/3 combustible para transporte)◦36 billones de galones de combustibles renovables para elaño 2022, de los cuales 16 billones serán derivados de celulosa

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La química verde: biocatálisis◦La utilización de una serie de principios que reducen o eliminanel 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 laindustria química ($3 mil millones)◦Reducirá costos por $65 mil millones para el 2020

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La química verde:◦Gases ricos en carbono derivados de industria de metales,refinería de aceites, producción de químicos, y desechosmunicipales◦Microorganismos especiales utilizados para la fermentación degases (organismos acetógenos, Clostridium), captura y reuso◦Producción de etanol y otros productos químicos

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La química verde:◦Simvastatin: medicamento para reducir el colesterol derivado deun hongo, tradicionalmente se producía con múltiples pasos desíntesis con uso de reactivos peligrosos y gran cantidad dedesechos◦Usando enzimas, aciltransferasas, se puede generar elmedicamento, con mucho mayor rendimiento y un solosubproducto que se recicla◦También para medicamento Januvia,diabetes tipo 2

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La química verde:◦Tecnología GEM: producción sostenible y libre de solventes deingredientes de cosméticos◦Enzimas y condiciones adecuadas para eliminar altastemperaturas, ácidos fuertes y subproductos no deseados◦Consume mucho menos energía comparado a los procesos deproducción 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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La química verde:◦Enzimas para facilitar el reciclaje de papel◦Elimina el uso de solventes peligrosos derivados de petróleopara remover contaminantes pegajosos (stickies) de lamaquinaria 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 derecursos renovables

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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 (bumpersde carros), solventes (removedor de pintura, limpieza deelectrónicos), herbicidas, farmacéuticos.◦Microorganismos con rutas metabólicas especificas paraproducir estos compuestos por fermentación◦Evita el uso de productos derivados de la refinación de petróleo

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El sector biotecnológico en Alemania, año 2014Compañías: 579

◦Sectores: alimentación, producción farmacéutica, cosméticos,químicos y energía

Ingresos: $300 mil millones en 2015.Investigación y desarrollo: $1046 millones17,930 empleos

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A nivel nacional◦Producción de biodiesel por H&M en Santa Clara de San Carlos yEnergía Biodegradables en Ochomogo, Cartago◦Costa Rica importa cerca de $200 millones por mes encombustibles◦Recolección de aceite de cocina usado, proveniente derestaurantes, sodas e industrias, para generar combustible limpio◦Aceites de vegetales (soja, girasol, palma, higuerilla, jatropha)

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A nivel nacional◦Producción de farneseno por levaduras a partir de desechosorgánicos (bagazo y melaza de caña de azúcar, pulpa y mieles decafé, rastrojo piña)◦UNA, TEC, UCR

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Producción de farneseno por levadurasoIngeniería genética de la ruta metabólica de la levadura oFarneseno: bloque de hidrocarburo renovable que puede reemplazar el diéselo82% menos emisiones de gases de efecto invernadero que el diésel de petróleooUsado en motores diésel de carga pesada y aviones comerciales, cosméticos, fragancias, lubricantes

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A nivel nacional◦Prospección de enzimas presentes en los microorganismospresentes en el café◦UNA◦Biotransformación de compuestos presentes en los desechos decafé (ácido clorogénico)

Enfermedades cardiovasculares, Diabetes tipo 2, Alzheimer, y actividadAntinflamatoria y antibacterial

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A nivel nacional◦Producción de plásticos (PHB) por bacterias utilizando desechosde la industria del biodiesel◦UNA-LANOTEC-UNED-UCR

Bacillus megaterium

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Producción de plásticos (PHB) por bacterias utilizandodesechos de la industria del biodiesel

oIndustria del biodiesel genera glicerol como productosecundariooBacterias pueden utilizar glicerol como fuente de carbonooAlgunas bacterias acumulan carbono como biopolímerosque pueden ser utilizados para gran variedad de usos

Bacillus megaterium

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¿Preguntas?

La biotecnología está orientada a mejorar nuestra calidadde vida y dar respuesta a los grandes retos de la sociedad

◦Asociación europea de bioindustrias.

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