Producción de DHA a partir de glicerol con Gluconobacter oxydansdesarrollo del bioproceso

Resumen

En el contexto energético actual, existe un interés creciente por reemplazar los combustibles fósiles por fuentes de energía renovables más sostenibles con el medioambiente, ilimitadas y ampliamente disponibles para satisfacer la demanda energética de las sociedades actuales y futuras. En la Unión Europea, el sector que mayor demanda energética presenta es el sector transportes, contribuyendo en un 33 % al consumo total de energía. Por este motivo, desde el marco legislativo europeo se han implementado políticas dirigidas a fomentar el empleo de biocombustibles, siendo el biodiésel el biocarburante más atractivo porque su uso no requiere ninguna modificación en el motor diésel. Como consecuencia, la producción de biodiésel en la Unión Europea se ha disparado en los últimos 10 años. El biodiésel se produce principalmente a través de una reacción de transesterificación de los triglicéridos presentes en aceites vegetales. Como resultado de dicha reacción se genera adicionalmente y de manera ineludible glicerol, en cantidades de hasta un 10 % en peso. Por ello, el auge en la producción de biodiésel ha supuesto la saturación del mercado de la glicerina, de modo que la sobreoferta de este producto ha conducido a una caída en sus precios de tal calibre que, en la actualidad, se considera un residuo industrial sin ningún valor añadido. Por esta razón, resulta imprescindible abordar la revalorización de este compuesto para hacer el proceso de producción de biodiésel más competitivo y más sostenible. 2 De entre todos los compuestos de interés industrial que pueden sintetizarse a partir de glicerol, destaca la dihidroxiacetona (DHA) por constituir el principio activo de las cremas autobronceadoras y ser un buen precursor para la síntesis de numerosos compuestos de química fina como fármacos contra el cáncer y polímeros biocompatibles para uso quirúrgico. El proceso de revalorización de glicerol a DHA resulta más ventajoso por vía biotecnológica que por vía química porque el rendimiento y la selectividad son mayores, las condiciones de operación más suaves y no requiere el uso de compuestos tóxicos y peligrosos. En este contexto, la presente Tesis Doctoral surge para dar respuesta al problema emergente del excedente de glicerol generado como consecuencia del incremento de la producción de biodiésel. Para ello, se propone el desarrollo de un bioproceso para la transformación de dicho glicerol en DHA mediante la acción de la bacteria aerobia Gluconocobacter oxydans. Entre los estudios realizados con este propósito se incluyen: el estudio del medio de cultivo y producción, la identificación y caracterización de fenómenos inhibitorios, el estudio de la influencia de las impurezas que acompañan al glicerol crudo, el estudio de las condiciones de operación en el biorreactor (pH, temperatura, agitación, concentración de oxígeno disuelto, concentración de biomasa etc.), la producción con células en estado de reposo (resting cells) tanto libres, como inmovilizadas, en discontinuo y semicontinuo (fed-batch) y la modelización matemática del proceso para poder predecir su comportamiento a través de ecuaciones cinéticas. Los resultados obtenidos en la investigación desarrollada en esta Tesis Doctoral suponen una profundización en la comprensión del proceso de producción de DHA a partir de glicerol con G. oxydans que permite sentar unas bases sólidas para implementar un proceso robusto, eficiente y reproducible a escala industrial, contribuyendo al desarrollo de procesos productivos más sostenibles con el medioambiente.