Aici încercăm să abordăm alte tipuri de biotehnologii, acestea având aplicabilitate în aproape toate sectoarele societăţii moderne: biotehnologiile industriale ca şi componentă indispensabilă a bioeconomiei circulare.
BIOMATERIALE DIN BIOMASĂ
Pe măsură ce resursele fosile sunt din ce în ce mai inaccesibile, produsele biotehnologice încep să le ia locul. Trecerea la utilizarea resurselor regenerabile, fabricarea şi utilizarea de produse sigure şi compatibile cu mediul, se poate face doar prin crearea şi dezvoltarea unui sistem de producţie sustenabil, bazat pe bioeconomie circulară.
Fabricarea de biomateriale trebuie să se facă după criterii stricte şi din materii prime total regenerabile şi cu amprentă redusă de carbon. Singura sursă care întruneşte aceste criterii este biomasa, a cărei conversie se poate face în biorafinării.
CONVERTIRE PE CALE NATURALĂ
Fermentaţia este procesul central al biotehnologiilor industriale şi reprezintă de fapt conversia substanţelor organice de către microorganisme şi/sau enzime de origine microbiană, vegetală sau animală. Este una dintre cele mai vechi metode de conservare a alimentelor. Alimente fermentate ca: pâinea, brânza, berea, vinul au fost preparate şi conservate de mii de ani şi sunt puternic legate de cultură şi tradiţie.
Se estimează că alimentele fermentate ocupă o treime din dieta oamenilor din întreaga lume. Practic, în biotehnologia industrială, biomasa, sub diferitele ei forme de manifestare biochimică (celuloză, amidon, zaharuri, grăsimi, proteine etc.) este convertită pe cale naturală, prin fermentaţii, de către microorganisme în produse utile omului.
PRODUŞI AI BIOTEHNOLOGIEI
În timpul proceselor fermentative, microorganismele transformă componentele produsului fermentat în diverşi produşi de metabolism microbian:
• enzime capabile să descompună glucide, proteine sau lipide;
• vitamine, substanţe antimicrobiene (antibiotice bacteriocine, lizozim);
• agenţi texturanţi (dextran, levani, gume xantanice);
• aminoacizi (lizină, acid glutamic), acizi organici (acid citric, lactic, gluconic);
• alcooli (etanol, componente din uleiul de fuzel);
• compuşi aromatizanţi (esteri, aldehide);
• gaze (CH4, CO2 H2, sau chiar O2 dacă vorbim de algele fototrofe).
Mulţi dintre aceşti produşi ai biotehnologiei obţinuţi la scară industrială sunt utilizaţi în varii domenii ca: industria alimentară, furajeră, farmaceutică sau energie.
SURSE DE BIOINSECTICIDE
Deficitul de aminoacizi din furajele de origine vegetală poate fi reglat prin adăugarea de aminoacizi produşi cu ajutorul microorganismelor. Prin fermentarea zaharurilor de diferite bacterii, cum este Corynebacterium glutamicum (mutagenizată ca să producă lizină încă din anii 1970) se pot sintetiza până la 50 g de acid glutamic şi 75 g de lizină pe litru mediu de fermentaţie!
Bacterii ca Bacillus thuringiensis produc o gamă variată de bioinsecticide cu spectru larg de acţiune (entobacterina, dendrobacilina, insectina – cu efect asupra a peste 30 de dăunători ai plantelor de cultură) sau cu spectru îngust (turingina – contra gândacului de Colorado).
Ca surse de bioinsecticide pot fi utilizate şi ciupercile sau virusurile.
ACIDUL ACETIC, LACTIC, CITRIC
Acidul acetic este produs prin fermentaţie de Clostridium aceticum şi Acetobacter woodii şi serveşte la fabricarea cauciucului, a materialelor plastice, a fibrelor de acetat, a substanţelor farmaceutice, a insecticidelor, a conservanţilor alimentari etc.
Acidul lactic obţinut prin fermentaţia lactozei şi glucozei cu ajutorul Lactobacillus delbrueckii este utilizat ca acidulant în industria alimentară, la fabricarea maselor plastice şi a coloranţilor.
Acidul citric este produs de mucegaiul Aspergillus niger din melase. Se utilizează în calitate de conservant şi supliment în alimente şi băuturi, la fabricarea emulsiilor fotosensibile, la colorarea fibrelor etc.
PREPARATELE ENZIMATICE
Deosebit de importante sunt preparatele enzimatice produse de microorganisme din biomasă. Acestea sunt folosite atât în industria alimentară, în cosmetică, în industria uşoară – marochinărie, industria textilă, industria chimică sau cea a biocombustibilior.
Microorganismele produc diferiţi acizi organici folosiţi ca biocombustibili sau ca materii prime în fabricarea biopolimerilor biodegradabili. Tehnologiile de producere a biogazului îmbină producerea de energie regenerabilă cu managementul reziduurilor organice şi sunt în plină dezvoltare în prezent.
ÎNGRĂŞĂMINTELE BACTERIENE PENTRU REFACEREA SOLULUI
Prin recoltarea biomasei sunt extrase elementele nutritive din sol. În loc de îngrăşăminte chimice, pentru a reface calităţile solului, se pot utiliza îngrăşăminte bacteriene (nitragina, azotobacterina, fosfobacterina etc.), obţinute prin cultivarea bacteriilor fixatoare de azot sau a bacteriilor ce degradează compuşii organici ai fosforului.
Tot pentru refacerea solului, se aplică compost şi digestat (rezultat după producerea biogazului). Aceste produse aduc în sol nutrienţi şi microorganisme.
STUDII UNIVERSITARE APLICATE
Toate aceste biotehnologii se studiază la Timişoara cu mult profesionalism, în cadrul Universităţii de ştiinţele Vieţii ”Regele Mihai I”, în cadrul Facultăţii de Bioingineria Resurselor Animaliere, specializarea Biotehnologii, la grupul de discipline din domeniul biotehnologiei şi microbiologiei industriale.
RES and Circular Economy Applied in an Academic Community as an Example for Smart Sustainable Development (RES-CIRCULAR)
project code: 2020/554215
Proiect finanţat cu sprijinul granturilor acordate prin mecanismul financiar
Norvegian 2014-2021, în cadrul „Programului de Energie din România”.
https://biocombustibil-tm.ro/res-circular/
un articol de
TEODOR VINTILĂ
USAMVB Timişoara
