El papel de los procesos de bioconversión de gases en el marco de los ODS y el Green Deal

Se hace totalmente necesario reducir, en al menos un 50%, las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030, con el fin de cumplir con los objetivos marcados por el reciente Green Deal europeo, y limitar el impacto del archiconocido cambio climático. A su vez, apostar por una (bio)economía verde y de baja huella ambiental, eficiente en la gestión de recursos y las emisiones de gases de efecto invernadero es cada vez más factible.

El cambio climático, asociado al calentamiento global, es ya sin duda la mayor amenaza medioambiental a la que se enfrenta la población mundial actualmente. Dicho fenómeno, estrechamente ligado a gases de efecto invernadero (GEIs) tales como el CH4 o el CO2, se agravará en el presente siglo XXI en vista de la evolución en la concentración de estos gases – con aumentos de concentración atmosférica del 250 y 150%, respectivamentedesde la época preindustrial a nuestros días – y la previsión de aumento de la población mundial, y la consiguiente actividad industrial y de gestión de residuos. De hecho, a modo de ejemplo, se estima que en Europa sólo la quema de combustibles fósiles para uso energético o en transporte es responsable del 79% de las emisiones de GEIs, y todavía en 2017 el 80-90% de la energía utilizada no procedía de energías renovables. Por ello, se hace necesario no sólo un mayor grado de concienciación medioambiental en la población mundial, sino también abanderar la coordinación de iniciativas internacionales que construyan un sistema financiero coherente y que respalde la toma de soluciones sostenibles.

En este sentido, parece que la UE se encuentra firmemente comprometida a desempeñar un papel activo que maximice el progreso hacia los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) aprobados por los Estados Miembros de las Naciones Unidas en 2015. Prueba de ello, es la fuerte presencia de los ODS en las directrices políticas establecidas por la Comisión Europea, y el lanzamiento de estrategias como el European Green Deal en 2019, ahora acelerado por el coronavirus y enfocado a la transformación inclusiva de la UE antes de 2050 hacia una economía verde y baja en carbono, eficiente en recursos y competitiva, en la que los desafíos climáticos y ambientales se aborden y conviertan en oportunidades.

Oportunidad de negocio de las biorrefinerías de GEIs

En este contexto, actualmente existen en mercados diferentes tecnologías fisicoquímicas de eliminación de GEIs (fundamentalmente oxidación térmica o catalítica en el caso del CH4, absorción o adsorción en el caso del CO2), aunque la rentabilidad o los beneficios ambientales que acarrean pueden ser limitados. Frente a esto, los procesos biológicos de tratamiento de GEIs de tipo C1 (CH4 y CO2), basados en la acción biocatalítica de bacterias, hongos y microalgas, han probado ser métodos eficientes y robustos para la conversión de estos gases, debido a los menores costes operacionales e impactos medioambientales que exhiben en comparación con los procesos fisicoquímicos. Así, estos procesos suelen desarrollarse a temperatura y presión ambientales y no suelen requerir adición externa de químicos (aparte del agua y determinados nutrientes).

Además, frente a otros bioprocesos basados en el aprovechamiento o tratamiento de aguas residuales y residuos sólidos industriales, este tipo de tecnologías presenta la ventaja de surtirse de una materia prima idónea en lo que a composición se refiere. Ésta es, pues, bastante constante en el tiempo independientemente del sector industrial, y presenta un limitado número de componentes mayoritarios (CH4, CO2, CO, O2, N2 e H2). La reacción catalítica en estas tecnologías – bien por oxidación de CH4 o por fijación de CO2 – tiene lugar en la fase acuosa (o en el interior de la biopelícula) tras producirse el transporte del GEI desde la fase gas de la que procede (Figura 1). En este sentido, resulta crucial y de gran innovación el diseño de biorreactores compactos y de alta transferencia para el desarrollo de estas biotecnologías de manera correcta a través de un adecuado transporte a la fase acuosa.

Además, en los últimos años, el desarrollo de biotecnologías de bioconversión de gases C1 ha cobrado especial relevancia por su facilidad para integrarse en distintos modelos de biorrefinería, dado que pueden crear valor añadido a partir de la bioconversión directa de corrientes de CH4 o CO2 en determinados bioproductos, o mediante la creación de nuevas cadenas de valor al ser combinadas con otros procesos de tratamiento ya existentes en industrias del sector alimentación y bebidas, plantas de gestión de residuos, o plantas de biogás o bioetanol, entre otras. Entre los bioproductos de mayor valor añadido que se pueden obtener mediante estas tecnologías cabe destacar: los bioplásticos de interés en el sector del packaging, bien en forma de PHAs (polihidroxialcanoatos) o PBS (polibutileno succinato); los aditivos y suplementos proteicos de interés en alimentación animal, tales como la SCP (proteína unicelular), el ácido succínico o los AGVs (ácidos grasos volátiles), y los compuestos de interés en la formulación de cosméticos, como la ectoína e hidroxiectoína.

Pese al alto grado de novedad de este tipo de biotecnologías, cabe destacar su significativa presencia a nivel industrial tanto en Europa como en USA, especialmente en empresas enfocadas a la producción de suplementos proteicos y bioplásticos. Este despunte se ve asimismo reflejado en los últimos modelos de biorrefinería planteados en proyectos europeos, como es el caso de URBIOFIN y NEOSUCCESS , en los que AINIA se encuentra participando activamente.

Apostamos desde hace más de 15 años por el desarrollo de soluciones tecnológicas para la revalorización de residuos dentro de modelos de biorrefinería que se ajusten a los residuos disponibles. Esta iniciativa ha sido financiada por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial) en el marco del convenio de colaboración con AINIA para desarrollar actividades de I+D+i que sean transferibles al tejido industrial.

Sobre el autor

Juan Carlos López Neila, responsable de Proyectos I+D+i en Biotecnología y Biorrefinerías  de AINIA

Profesional del sector de la biotecnología industrial y del medio ambiente. Experiencia profesional en las áreas de microbiología, ingeniería química, técnicas instrumentales y biología molecular