Posibilidades futuras de empleo de microorganismos en la producción
En el momento actual se puede asegurar un futuro muy promisorio para la Microbiología Industrial por diversas razones, entre las cuales se pueden mencionar:
1) Utilización de nuevas cepas.
2) Empleo de materias primas no tradicionales.
3) Producción de nuevos metabolitos.
4) Posibilidad de competir con la vía petroquímica en la producción de compuestos simples.
5) Alta especificidad de algunas transformaciones microbiológicas.
6) Sistemas de producción no tradicionales.
7) Sistemas no convencionales de tratamiento de efluentes.
8) Empleo de las metodologías tecnológicas en los cultivos de células animales y vegetales.
La utilización de nuevas cepas ofrece un campo notable en expansión para los procesos microbiológicos, ya que hasta el presente se han empleado sólo unos pocos microorganismos de la gran diversidad que existen para ser explotados con fines industriales.
Nuevos géneros y especies se están incorporando permanentemente para su empleo en la producción de compuestos conocidos o para nuevos productos.
Especies del género Actinoplanes, por ejemplo, son importantes en la producción de algunos inhibidores enzimáticos, lo mismo que especies del género Therinocellum que permiten la transformación directa de la celulosa en alcohol.
Por otra parte las necesidades de mejorar los rendimientos de procesos conocidos hace necesaria la obtención de nuevos mutantes a partir de las cepas disponibles.
Pero es sin duda en la utilización de cepas obtenidas por ingeniería genética que se esperan los grandes impactos tecnológicos para el futuro.
Los logros alcanzados en la producción de insulina, interferón, hormona del crecimiento bovino, vacuna contra hepatitis B, etc., se verán multiplicados en el futuro para la obtención de otros compuestos que ya están siendo estudiados.
Las materias primas tradicionales están siendo complementadas con otras muy abundantes basadas en recursos renovables y que hasta el presente han sido poco o nada aprovechadas como sustratos en procesos de fermentación, como es el caso de los residuos celulósicos, que pueden ser materias primas de muy bajo costo para la producción de alcohol, enzimas y otros productos.
También se están ampliando los usos de hidrocarburos como sustrato de procesos como en la producción de ácido cítrico y otros compuestos.
La utilización de efluentes industriales de varias agroindustrias como materias primas de costo cero o negativo será sin duda ampliada en el futuro, pues ello representa además una contribución a la eliminación parcial o total de residuos contaminantes.
La producción de nuevos compuestos representa otra posibilidad interesante de los procesos fermentativos. Un ejemplo está constituido por diversos productos que presentan actividad farmacológica como los inhibidores enzimáticos y los antitumorales.
Algunos inhibidores enzimáticos han sido ya aceptados en algunos países para su empleo en medicina humana, como la bestatina, un inmunoregulador.
Otros productos interesantes en desarrollo son los polímeros biodegradables como el polibetahidroxibutirato, que tiene aplicaciones industriales y medicinales.
Algunos pigmentos como los carotenos y las ficobilinas producidas por algunas algas del género Dunaliella, Spirulina y Nostoc tienen también un futuro promisorio.
Se han mencionado también algunos herbicidas de origen microbiano, que tienen igualmente perspectivas de ser desarrollados.
En varios casos la elección de la vía microbiana es obligada por razones económicas, ya que aunque sea posible producir algunas moléculas por vía química, desde el punto de vista económico esto no resulta rentable, como sucede en el caso de los antibióticos, algunas vitaminas y aminoácidos.
Sin embargo los procesos microbiológicos se presentan también como alternativas válidas para el caso de moléculas sencillas como el etanol, el butanol o el ácido láctico, con los cuales existe lógicamente la competencia con los procesos que derivan de la petroquímica.
Estos casos están directamente relacionados con el costo del petróleo y sus derivados. El ejemplo del butanol es muy claro es ese sentido, ya que en los últimos años se ha producido un renovado interés en, su producción por fermentación a partir de materias primas de bajo costo o de residuos, ya que en esta forma se pueden desarrollar procesos que son competitivos con los derivados de la petroquímica cuando el valor del petróleo supera un determinado valor crítico.
La alta especificidad de algunas transformaciones microbiológicas permite la posibilidad de efectuar reacciones que son imposibles de realizar por vía química como ocurre en los diversos procesos de producción de compuestos esteroidales. Este campo de aplicación se ha visto enriquecido últimamente, y lo será sin duda mucho más en el futuro, por las grandes posibilidades que ofrece ya la biocatálisis, que está siendo aplicada no sólo en la fase acuosa sino también en presencia de solventes orgánicos para lo obtención de un gran número de compuestos.
Entre los sistemas de producción no tradicionales se incluyen fundamentalmente los procesos en estado sólido y los que emplean microorganismos inmovilizados. En el primer caso es necesario el desarrollo de nuevos reactores y lograr la optimización de los mismos.
Estos sistemas permiten prever la producción comercial de nuevos productos como algunas enzimas. El uso de reactores con microorganismos inmovilizados es otro campo de futuro desarrollo de la Microbiología Industrial que ya está siendo aplicado a la producción de alcohol, algunos aminoácidos y otros compuestos.
La Microbiología Industrial ofrece también como hemos visto alternativas interesantes y únicas para resolver problemas de contaminación ambiental, ya sea para el tratamiento convencional de residuos o para el aprovechamiento específico de algunos de ellos, por lo cual es de esperar en el futuro nuevos avances en este campo vinculados a mejoras en el control de los procesos en conjunto con adelantos en los conocimientos básicos y diseño de nuevos reactores.
Recientes desarrollos que están siendo investigados y que sin duda tendrán mayor trascendencia en el futuro en esta área están relacionados con el uso de microorganismos para la eliminación de metales pesados y purificación de efluentes gaseosos.
Finalmente las metodologías tecnológicas utilizadas en el desarrollo de procesos de la Microbiología Industrial son ya de gran valor para otro tipo de procesos biotecnológicos como los que se realizan con células animales y vegetales.
En este último caso se suele emplear ya el término fitofermentación para referirse a procesos realizados con cultivos de células en suspensión en biorreactores.
Fuente: Apuntes de Microbiología Industrial del Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico de la OEA.
