El Programa para el Medio Ambiente de la ONU alerta de que se nos acaba el tiempo para transformar nuestras sociedades y economías con mejores soluciones ante problemas globales como la contaminación, el cambio climático o la pérdida de biodiversidad. Una triple crisis que ya ha comenzado a revertir décadas de avances en el desarrollo de algunos países, y a desacelerar el progreso en otros.
El Banco Mundial denuncia que el desarrollo y crecimiento económicos no pueden continuar produciéndose a expensas del capital natural del planeta, y es necesario abordar los factores que impulsan la referida crisis para garantizar un medio ambiente saludable. Un reto ante el que la biotecnología desempeña un papel crucial a través de numerosas herramientas y métodos que permiten no sólo abordar los problemas ambientales, sino que también promueven prácticas más sostenibles.
Este 5 de junio, con motivo de la celebración del Día Mundial del Medio Ambiente, desde AseBio ponemos el foco en cómo algunos de nuestros socios están trabajando para en innovaciones que tienen como meta garantizar la sostenibilidad del medio ambiente.
Uso de microorganismos para degradar, absorber o transformar residuos: el papel de la biorremediación
La cantidad de desechos tóxicos y no tóxicos generados por la actividad humana es abrumadora y está en continuo crecimiento, lo que dificulta la gestión de estos desechos y crea la demanda de nuevas tecnologías provenientes de diferentes áreas del conocimiento. El papel de la biotecnología, tanto en el desarrollo de soluciones como en la creación de sustitutos no contaminantes, es absolutamente crucial. Ante esta problemática destaca la biorremedación, que consiste en el uso de microorganismos para degradar, absorber o transformar residuos de distinta naturaleza.
“Desde Biomar MT hemos hecho avances en el ámbito de la micorremediacion, como tecnología que utiliza la capacidad biotransformadora de los hongos, basándose en su propio funcionamiento en la naturaleza, empleando material considerado como residuos tóxicos para los humanos y degradándolo hasta liberar sus componentes, ya inocuos, a la naturaleza”, explican desde la biotecnológica especializada en microbiología marina y química de productos naturales. Su colección de microorganismos cuenta con algunos capaces de degradar hidrocarburos, convirtiéndose en una prometedora herramienta descontaminante de suelos; así como con microorganismos productores de compuestos surfactantes, que colaboran en la dispersión de los contaminantes, mejorando sustancialmente la biodegradación.
Producción de biocombustibles e innovación biotecnológica de los procesos productivos
Los biocombustibles son una de las principales alternativas para mitigar el impacto del cambio climático. Junto con la bioenergía incluyen alternativas como biodiesel, bioetanol, biogás, biometano, biohidrógeno o biomasa. Los subproductos agroalimentarios, en función de su naturaleza y de la tecnología aplicada, pueden transformarse en una u otra de estas alternativas. En AINIA, centro tecnológico privado con más de 35 años de experiencia en I+D+i, se han especializado en el ámbito de la digestión anaerobia. Una solución versátil que permite aprovechar un amplio abanico de subproductos, obteniendo un aprovechamiento integral en forma de gas renovable (biogás-biometano, biohidrógeno) y digerido para su uso como fertilizante.
El biogás es uno de los tipos de energía renovable con más posibilidades. Este se genera a partir de la digestión anaerobia de subproductos orgánicos, como los agroalimentarios, los residuos domésticos o los lodos de depuración. Hablamos de una tecnología con múltiples ventajas: fuente energética versátil (puede utilizarse para generar calor y/o electricidad, purificarse para obtener un gas similar al natural o utilizarse como combustible en vehículos adaptados), no sólo es una energía renovable, sino que el digerido es un material fertilizante lo que transforma los residuos y subproductos en un recurso y, además, la digestión anaerobia puede ser la base de procesos de biorrefinería.
Por su parte CLaMber (Castilla-La Mancha Bio-Economy Region), nacía con el objetivo de potenciar la bioeconomía, es decir, el uso de la biomasa como fuente de materiales en España y Europa. La Biorrefinería de I+D CLaMber dispone de dos líneas principales de investigación: fermentación con cultivo puro en la que, dependiendo de la fuente de carbono, puede actuar como una planta biotecnológica normal (usando carbono comercial), como una biorrefinería de primera generación (usando cultivos azucarados o amiláceos); o digestión anaerobia para la valorización de biomasa húmeda fermentable (purines, lactosuero, fangos de EDAR, harinas cárnicas, etc.) y producción de biogás, hidrógeno verde y digestatos ricos en ácidos grasos volátiles.
Dentro de los avances en innovación tecnológica en procesos productivos, destaca el trabajo del Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura (CICYTEX) para la obtención de carbón vegetal. Su foco se centra en el uso de la pirólisis rápida de residuos lignocelulósicos, como ramas, troncos y hojas (que no pueden ser valorizados en los modelos de biorrefinería), para producir biochar de alta calidad. La pirólisis rápida es un proceso termoquímico que se realiza en ausencia de oxígeno y a altas temperaturas, lo que permite descomponer la biomasa en sus componentes básicos sin generar emisiones nocivas. Este proceso resulta en la producción de varios productos útiles: vinagre de madera, bioaceite, biobetún y biochar.
“El biochar es un producto sólido carbonoso que se caracteriza por su alta porosidad, hecho que permite sus aplicaciones en diversos campos”, como la agricultura, el tratamiento de aguas residuales, almacenamiento de energía eléctrica o biofertilizante, entre otros.
Biotecnología ante el omnipresente problema del plástico
El desarrollo de técnicas moleculares, ingeniería genética y secuenciación de microorganismos, junto con el amplio progreso en el resto de las ómicas, ha impulsado y promovido el auge de la biotecnología verde, marina e industrial durante las últimas dos décadas. Estas innovaciones biotecnológicas están comenzando a ofrecer soluciones efectivas y eficientes a muchos de los problemas ambientales que enfrenta la humanidad.
Entre las líneas de solución más relevantes se encuentran las relacionadas con las problemáticas de los plásticos tradicionales, donde la inclusión de los avances biotecnológicos está proporcionando soluciones a problemas críticos y contribuyendo significativamente a al menos ochos de los 17 ODS. “En cuanto a la producción de bioplásticos, la modificación genética de microorganismos específicos ha aumentado significativamente su capacidad intrínseca para producir y/o acumular algunos de los precursores más importantes de plásticos biobasados, como el derivado del ácido láctico y los polihidroxialcanoatos”, detallan desde CICYTEX.
En este sentido, destacan que “las herramientas biotecnológicas están permitiendo reducir la diferencia de costos por kilogramo de producto en comparación con sus análogos petroquímicos”. “Aunque actualmente sólo se producen unos pocos polímeros biobasados, la diversidad metabólica existente en los microorganismos permitirá, en los próximos años, ofrecer alternativas cada vez más viables tanto medioambiental como económicamente, a medida que se amplíen los estudios sobre cepas microbianas y sus capacidades metabólicas”.
Además, gracias a la gran diversidad genética que presentan los microorganismos, “también tiene las posibilidades de brindar soluciones de alto impacto en cuanto a la descomposición de plásticos de origen petroquímico. A través de los avances significativos y las sinergias entre las ramas de la biotecnología azul y blanca, se están diseñando estrategias biológicas para la descomposición de plásticos mediante métodos biológicos.
En el sector del reciclaje y la fabricación eficiente de plásticos, se están introduciendo enfoques similares a los utilizados en detergentes para la eliminación de manchas, como el uso de enzimas y microorganismos modificados genéticamente. Estas soluciones están proporcionando respuestas específicas, sostenibles y focalizadas al problema de la contaminación por plásticos”, señalan desde CICYTEX.
Cultivos modificados genéticamente: hacia una agricultura más sostenible
Actualmente somos unos 8.000 millones de personas en el planeta y la FAO prevé que en 2050 seremos cerca de 10.000 millones. Es decir, si la población mundial aumenta y la superficie agrícola para producir los alimentos se mantiene estable globalmente, esto nos obliga a aumentar la producción un 50% en la misma superficie, y respetando los ecosistemas.
La ingeniería genética, por ejemplo, nos permite en la actualidad trabajar con semillas y nuevas variedades de cultivos más productivas, más resistentes a plagas y enfermedades, así como a periodos de sequía o temperaturas extremas. Además, estas semillas en combinación con herramientas digitales permiten reducir la huella de carbono necesitando menos pases de maquinaria.
Más allá de la ingeniería genética, las soluciones biotecnológicas en bioestimulantes y biofertilizantes, permiten mitigar los efectos del cambio climático, aprovechando mejor los nutrientes y permitiendo un aumento de materia orgánica del suelo gracias a ciertos microorganismos del suelo.
En las dos últimas décadas, la biotecnología de las plantas ha evolucionado de manera muy importante dejando obsoleta la directiva europea que regula los organismos genéticamente modificados. Nuevas técnicas como la mutagénesis dirigida o la cisgénesis permiten obtener plantas con los rasgos deseados de manera más rápida y precisa. Estas técnicas, llamadas Nuevas Técnicas Genómicas (NGT), como CRISPR, abren numerosas posibilidades para aportar soluciones al gran desafío de alimentar una población en constante crecimiento y mitigar los efectos del cambio climático.
Al contrario de las plantas transgénicas en las cuales se introducen un gen de otro origen para aportar la característica deseada, las plantas obtenidas con NGT se desarrollan con edición genómica, es decir, se edita la cadena de ADN de la planta para inducir cambios en los genomas de las plantas sin insertar material genético de otra especie y el resultado es una planta que se podría haber obtenido a través de mejora convencional o de forma espontánea en la propia naturaleza.
“Las aplicaciones de las Nuevas Técnicas Genómicas en la agricultura crean muchas oportunidades para desarrollar productos que son esenciales para adaptarse al cambio climático, reducir la dependencia de recursos limitados, reducir los insumos, mejorar la biodiversidad y que pueden contribuir en gran medida a alcanzar los objetivos mundiales y europeos de sostenibilidad”, concluye Richard Borreani, Public Affairs, Science & Sustainability Iberia de Bayer.
Nos encontramos en el inicio del camino del aprovechamiento de todo el potencial que ofrece la biotecnología en beneficio de la sostenibilidad. Cierto es que se han logrado importantes avances, pero es crucial avanzar en la implicación de todos los agentes involucrados (gobiernos, industria, instituciones educativas y, por supuesto, la sociedad). Ante esta meta es fundamental mejorar la financiación en biotecnología para acelerar el desarrollo de soluciones innovadoras y, de forma adicional, se requieren cambios legislativos como los que afectan a la gestión de determinados residuos para que se consideren materias primas o la implementación de políticas destinadas a fomentar la reutilización y reciclaje de residuos.
