Tipos de biomasa y proteínas unicelulares

1. Tópico Selectos de
Biotecnología
UNIDAD 5 ALIMENTOS
• BIOMASA VEGETAL Y MICROBIANA
• PROTEÍNAS UNICELULARES Dayan Andrea Carrión Estrada,
IBQ.
Instituto Tecnológico de La Paz

2. Biomasa Vegetal y Microbiana
La biomasa es una fuente de energía procedente de
manera indirecta del sol y puede ser considerada una
energía renovable siempre que se sigan unos
parámetros medioambientales adecuados en su uso y
explotación. Entendemos por biomasa toda la materia
orgánica que tiene su origen en un proceso biológico.
La biomasa también se refiere a los procesos de
reciente transformación de la materia orgánica, tanto
si se producen de forma natural como artificial.

3. Biomasa vegetal
A partir de la luz solar, la formación de biomasa vegetal, conocida como fitomasa, se lleva a cabo
mediante el proceso de fotosíntesis gracias al que se producen moléculas de alto contenido energético
bajo la forma de energía química.

4. Biomasa vegetal
Mediante la fotosíntesis las plantas que contienen clorofila,
transforman el dióxido de carbono y el agua, productos
minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con
alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a
otros seres vivos.
Biomasa vegetal: Resultado directo de la actividad
fotosintética de los vegetales.
Biomasa animal: Se obtiene a través de la cadena biológica
de los seres vivos que se alimentan de la biomasa vegetal.

5. Producción de Biomasa
Tipos de Biomasa
Superficie ocupada
(106 km2)
Producción total
(109 Tm/año)
Equivalente energético
(1020 J)
Biomasa acuática
Bosques
Prados y estepas
Desiertos y tundras
Cultivos agrícolas
Total
365
57
24
50
14
510
70
85
25
5
15
200
10
15
3
0.5
1.5
30
.
Tabla. Producción mundial de biomasa vegetal

6. Biomasa Microbiana
La biomasa microbiana (BM) define el
componente funcional de la microbiota del suelo,
responsable principalmente de la descomposición
de la materia orgánica y el reciclaje de nutrientes.
La biomasa de microorganismos es una excelente
fuente de nutrientes (proteínas, grasa, vitaminas,
minerales y otros factores). Por lo tanto, siempre ha
existido un interés de incorporarla al sistema
alimentario humano tanto en forma directa como
indirecta (a través de animales). Entre ellas, es la
proveniente de levaduras la que posiblemente se ha
estudiado con mayor profundidad.

7. La biomasa microbiana edáfica puede definirse como la
parte viva de la materia orgánica del suelo.
La cantidad de BM se expresa, generalmente, en mg C
kg-1 o/µg C g-1 de suelo seco. Usualmente se han
indicado valores para el C de la biomasa microbiana
entre 1 y 4% del carbono orgánico y para el N de
biomasa entre 2 y 6% del nitrógeno orgánico.
la biomasa microbiana participa de forma muy activa en
la descomposición de la materia orgánica muerta que
ingresa al suelo en forma de hojarasca o restos de
animales o plantas, y por otro lado, es una fuente de
nutrientes (N, P y S) para las plantas con una alta tasa de
recambio. Además, juega un papel fundamental en la
formación de la estructura del suelo, así como en su
estabilización.

8. Por tanto, la biomasa energética puede definirse como materia orgánica, de origen vegetal o
animal, incluyendo los materiales procedentes de su transformación natural o artificial y los
residuos generados en su producción y consumo.

9. Aplicaciones de Biomasa
Biocombustible. La producción de biocombustibles tales como el etanol y el biodiesel tiene el
potencial de sustituir cantidades significativas de combustibles fósiles en varias aplicaciones de
transporte.
Producción Eléctrica. La producción de electricidad a partir de fuentes renovables de biomasa
no contribuye al efecto invernadero ya que el dióxido de carbono liberado por la biomasa
cuando es quemado.
Calor y Vapor. La combustión de la biomasa o de biogás puede utilizarse para generar calor y
vapor. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la
producción eléctrica, utilizarse como calor de proceso en una fábrica o planta de procesamiento,
o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente.
Gas combustible. Los biogases producidos de la digestión o de la pirolisis anaerobia tienen un
número de aplicaciones.

10. Fermentación alcohólica. Se trata del mismo proceso utilizado para producir bebidas
alcohólicas. Consta de una fermentación anaerobia liderada por levaduras en las que una mezcla
de azúcares y agua (mosto) se transforma en una mezcla de alcohol y agua con emisión de
dióxido de carbono. Para obtener finalmente etanol es necesario un proceso de destilación en el
que se elimine el agua de la mezcla.

11. Transformación de ácidos grasos. Aceites vegetales y grasas animales pueden transformarse en
una mezcla de hidrocarburos similar al diésel a través de un complejo proceso de esterificación,
eliminación de agua, transesterificación, y destilación con metanol, al final del cual se obtiene
también glicerina y jabón.
La producción de biocombustibles en los
EE.UU. y Europa (etanol y biodiesel ) está
aumentando, siendo la mayoría de los
productos utilizados en combustible
mezcla, por ejemplo E20 está compuesto
por 20% de etanol y 80% de gasolina y se
ha descubierto que es eficaz en la
mayoría de los motores de ignición sin
ninguna modificación.

12. La fermentación metánica. Es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias de biomasa,
donde la materia orgánica se descompone (fermenta) y se crea el biogás.
Combustión: existe cuando quemamos la biomasa con mucho
aire (20-40% superior al teórico) a una temperatura entre 600 y
1.300ºC. Es el modo más básico para recuperar la energía de la
biomasa, de donde salen gases calientes para producir calor y
poderla utilizar en casa, en la industria y para producir
electricidad.
Pirólisis: Descomposición a temperaturas de 500ºC sin
oxígeno. Obtención de gases formados por hidrógeno, óxidos de
carbono e hidrocarburos, líquidos hidrocarbonatos y residuos
sólidos carbonosos. Este proceso se utilizaba hace ya años para
hacer carbón vegetal.
Gasificación: Producción de diferentes elementos químicos:
monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2),
hidrógeno (H) y metano (CH 4), en cantidades diferentes. La
temperatura de la gasificación puede estar entre 700 y 1.500ºC
y el oxígeno entre un 10 y un 50%.

15. Proteínas Unicelulares
El término proteína unicelular ( PUC ) se emplea para referirse a microorganismos tales como
bacterias, levaduras, algas y hongos filamentosos, que son empleados para alimentación
humana o animal, principalmente por su alto contenido en proteínas.
Pero el alto costo de producción sólo es competitivo en ciertas circunstancias con respecto de
las proteínas de origen vegetal. Los microorganismos crecen rápidamente, lo cual es una de las
razones más importantes para su interés en su producción industrial.

16. Microorganismos utilizados
Bacterias de los géneros Methilomonas, Pseudomonas, Bacillus y
Aerobacter tuvieron en los 60 gran interés debido a su alta
velocidad de duplicación y alto contenido proteico pero el
incremento del costo de los sustratos (metano, metanol,
hidrocarburos...) han limitado su aplicación.
Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae y Kluyveromycees
fragilis ( k.marxianus ) han sido aceptadas para alimentación
humana y producidas continuamente desde la Segunda Guerra
Mundial.
Los hongos filamentosos y las algas tienen la desventaja de
crecer más lentamente. En la actualidad se producen
comercialmente los hongos Gliocladium deliquescens,
Paecilomyces varioti y Fusarium graminearum y las algas
Spirulina y Chlorella. En el caso de las algas su producción es
similar a la de la agricultura convencional.

17. Importancia de las proteínas Unicelulares
Debido al crecimiento de la población en los últimos años (5-6 billones de personas), la
agricultura y la ganadería convencional no serán capaces de suplir la demanda proteica de la
población.
Producción de alimento para humanos y ganado.
La biomasa puede ofrecer una alternativa para remplazar algunas de las fuentes tradicionales
de proteínas (soya, harina de pescado).
Elaboración de productos diversos dada su riqueza nutrimental: carbohidratos, lípidos, ácidos
nucleicos, proteínas y vitaminas.

18. Derivados industriales de biomasa Bacteriana

19. Ventajas de proteínas Unicelulares
Requerimientos de crecimiento fáciles de implementar y que originan rápidas tasas de
crecimiento y alta productividad.
Los sustratos para la producción de proteínas unicelulares puede hacerse crecer en sustratos
baratos, muchos incluso objeto de desecho agroindustrial.
Los microorganismos son más fáciles de manipular genéticamente que los animales y plantas
superiores, lo cual los hace más susceptibles al mejoramiento y trasferencia genética.
Independencia de la producción de factores estacionales o climáticos, dado el sistema de
producción, fermentadores o quimiostatos.
Las instalaciones de producción suelen tener áreas reducidas y son muy eficientes.
Elevado contenido vitamínico, y especialmente proteico de apreciable valor nutricional: entre
44% a 88% proteína en peso seco y hasta un 15% de ácidos nucleicos, también en base seca.

20. Referencias
Alejandro Chacón Villalobos; AGRONOMÍA MESOAMERICANA 15(1): 93-106. 2004,
PERSPECTIVAS ACTUALES DE LA PROTEÍNA UNICELULAR (SCP)EN LAAGRICULTURA Y LA
INDUSTRIA.
Asocioaciones de empresas de energía renovable, 2014.
http://www.appa.es/04biomasa/04que_es.php
Estevan, Antonio (2008). «Biocombustibles: la agricultura al servicio del automóvil ». El
ecologista (56). ISSN 1575-2712.
Naredo, José Manuel; Antonio Valero (1999). Desarrollo económico y deterioro ecológico.
Madrid, Fundación Argentaria y Visor Distrib.
Carpintero, Oscar (2006). «Biocombustibles y uso energético de la biomasa: un análisis crítico
». El ecologista (49). ISSN 1575-2712