Resumen

En el presente trabajo se desea mostrar a los lectores todo lo relacionado con el campo de los biopolímeros: centrándose en aspectos fuertes como su caracterización química y física, además de sus métodos de producción, aplicaciones y tendencias actuales en la industria de los biopolímeros, presentándose estos como los materiales del futuro.

Los biopolímeros son un nuevo concepto de tecnología que apunta hacia el desarrollo sostenible que se viene dando en algunas partes del mundo; biopolímeros es el campo en el cual se han dedicado a investigar desde ingenieros hasta científicos durante muchos años. Esta idea surgió hace 80 años inicialmente pensada como una fuente de riqueza industrial al ahorrarse costos de producción de plásticos a partir de petróleo. En la actualidad, analizando la difícil situación con el petróleo desde el punto de vista de costos y obtención, ha implicado que se dirija de nuevo la mirada a los biopolímeros. El grupo de biopolímeros que más se han estudiado y se han utilizado se denomina: polihidroxialcanoatos. Los biopolimeros tienen muchos campos de aplicación entre ellos están los siguientes: biomedicina, envases, textiles y madera sintética [16]. Para la síntesis de los biopolimeros se requiere de la intervención de bacterias tipo gram positiva [1]. El objetivo de este artículo es mostrar el campo de investigación y desarrollo de los biopolímeros, en especial PHAY PHB así como la proyección de estos como una posible industria química en el país. 

El polihidroxibutirato es un biopoliéster de la familia de los polihidroxialcanoatos, el cual es considerado uno de los posibles sustitutos de los polímeros sintéticos existentes; en especial del polietileno y polipropileno. La producción de los biopolímeros tiene costos altos, altas demandas de energía y se trabaja en la actualidad con sustratos específicos y costosos para las bacterias, aunque se encuentra en estudio la posibilidad de utilizar residuos agroindustriales mucho más baratos. Los PHA tienen propiedades físicas y químicas similares a las del polietileno y polipropileno. El punto de fusión y ebullición de los PHA son altos, así como otras propiedades mecánicas como el coeficiente de elasticidad y cristalinidad. La forma general de producción de biopolimeros consta de varias etapas: Se realiza un proceso fermentativo que inicia con unas condiciones de estrés nutricional, el cual consiste en ajustar la concentración de los elementos que la bacteria debe consumir en su sustrato, de los cuales, los más importantes son: nitrógeno, carbono y oxígeno. Estando en la etapa de estrés la bacteria inicia la producción de los biopolimeros, y esta acción se convierte finalmente en un mecanismo de supervivencia. Todo este proceso se lleva a cabo durante un tiempo muy controlado y preciso donde se mantiene en observación constante a la bacteria, estas acumulan el PHB en su citoplasma como material de reserva de carbono, luego llega una etapa de acopio al material por parte de la bacteria, hasta que la fermentación llega a un máximo de acumulación de producto donde es necesario detener el proceso e iniciar la última etapa que es la separación; en la que se rompen las membranas de las bacterias (lisis celular) hasta llegar al lugar de almacenamiento del biopolímero, este se extrae solubilizándolo en un disolvente [2]- [3] con características particulares. De los disolventes más utilizados en la separación se conocen: cloroformo, 1,2.dicloroetano, cloruro de metileno [1]-[13]. Finalmente se aísla el biopolímero para obtenerlo puro. 

La producción de PHA in vitro se hace a partir de lactonas, ácido hidroxialcanóico o el tioéster sintético 3-hidroxiacetil-CoA empleando enzimas aisladas tales como lipasas, esterasas o algunas proteasas [9][14].

La producción de PHA in vivo se puede dar de dos formas: por fermentación de sustratos a través de microorganismos y de plantas modificadas genéticamente. 

Para la producción por vía fermentativa se utilizan microorganismos ya sean especies Nativas, es decir que tienen la habilidad innata de producción de PHA, o microorganismos que han sido modificados genéticamente con el objetivo de inducir las rutas metabólicas de producción de PHA en aquellos que originalmente no lo hacían o para mejorar rendimientos en la producción y separación del PHA en aquellos que ya tienen esas rutas metabólicas. Existen más de 100 especies de microorganismo nativos capaces de producir PHA, pero solo unos pocos lo hacen con un rendimiento importante para aplicaciones industriales [7] [13]. Los microorganismos sintetizan PHA a partir de diferentes sustratos y los almacenan en su citoplasma como carbono de reserva. Estas acumulaciones generalmente se dan cuando la célula es expuesta a condiciones de estrés nutricio

• Materias:Biopolímeros Desarrollo sostenible Ingeniería bioquímica - Equipo y accesorios Polímeros Productos de desecho Productos químicos Química Tecnología química
• Subjects:Biopolymers Sustainable development Biochemical engineering - Equipment and supplies Polymers Waste products Chemicals Chemistry Chemical technology
• Palabras claves:polímeros, biopolímeros, desechos plásticos, polihidroxialcanoatos (pha), biopoliéster
• Keywords:polymers, biopolymers, plastic waste, polyhydroxyalkanoates (pha), biopolyester