Este documento describe los principales procesos y fuentes de producción de metano a nivel mundial. Explica que el metano se produce principalmente a través de la metanogénesis bacteriana y la descomposición de materia orgánica. Las principales fuentes son la agricultura y la ganadería, los pantanos naturales, el arroz y los vertederos. También se mencionan los hidratos de metano como una posible futura fuente de energía.

1. Universidad Politécnica de Pachuca
Ingeniería en Biotecnología
Bioquímica Microbiana
“Principales Productos Metabólicos de
Interés Biotecnológico”
Q.FB. Arcelia Beatriz Escorza Domínguez
Alumnos: Matrícula:
• Aguilar Pérez Francisco Javier 1331108696
• Cardoso Ceballos Miguel Ángel
• Castañeda Castillo Daniel 133110
• Franco Gómez Narahí
• González Sánchez Andrés 133110
• Romano Tania
Grupo: 37973 Equipo:5
Periodo Escolar: Septiembre-Diciembre 2014

2. • Coezíma: Pequeña molécula no proteica que participa en
una reacción catalítica como parte de una enzima.
• Exergónico: Que libera energía.
• Fosforilación a Nivel Sustrato: Producción de ATP por
transferencia directa de una molécula de fosfato de alta
energía desde un compuesto orgánico fosforilado hasta
ADP.
• Fosforilación: Producción de ATP mediante la fuerza
motríz de protones formado por reacciones
fotosintéticas.
• Fosforilación Oxidativa: Producción de moléculas de ATP
a expensas de la fuerza motríz de protones generada
por el transporte de electrones.

3. • Fuerza Protón Motríz: Es un estado energético de la
membrana que deriva de la separación de la carga y de
los elementos del agua (H+ frente a OH-) a través de la
membrana.
• Medio de Cultivo: Una solución acuosa de varios
nutrientes que permite el crecimiento de los
microorganismos.
• Medio Complejo: Medio de cultivo constituido por
hidrolizados de sustancias químicas no definidas, como
extracto de levadura o de carne.
• Potencial de Reducción: La medida Intrínseca (medida
en Voltios), de una sustancia para donar electrones.

4. Francisco Javier Aguilar Pérez

5. • El metano, es un compuesto orgánico, con una
estructura molecular muy simple, constituida por una
molécula de Carbono, unido por enlaces sp3 a 4 átomos
de Hidrógeno. Es el hidrocarburo más simple que existe
y es, principalmente, empleado como fuente de energía.

6. • Generalmente, más del 60% del metano producido
proviene de actividades humanas. Algunas de las
fuentes emisoras más importantes de metano, son la
industria, la agricultura y las actividades manejo de
residuos.

7. • El metano ocupa el segundo lugar entre los gases de
efecto invernadero, que son emitidos en mayor cantidad
hacia la atmosfera en el mundo. El CO2 ocupa el primer
lugar de la lista, sin embargo, el metano tiene un efecto
contaminante 30 veces mayor que al descrito para el
CO2.

8. • La agricultura y la producción pecuaria contribuyen
ampliamente a las emisiones antropogénicas de metano
(CH4), dióxido de carbono (CO2 ) y óxido nitroso (N2O)a
la atmósfera.

9. • El sector agropecuario, es el emisor primario de metano
hacia la atmósfera, dentro de todas las actividades
humanas.
• La agricultura y la ganadería doméstica (ganado
vacuno, búfalo, borregos, cabras, y camellos), producen
grandes cantidades de metano, como parte de su
proceso digestivo, así como del almacenado de su
estiércol en tanques (Biodigestores), para diversos usos
posteriores.

10. • Se estima que, cerca de 500 millones de toneladas
métricas/año de metano, ingresan a la atmósfera
terrestre proveniente de actividades antropogénicas y
fenómenos naturales diversos.

11. • También, se ha reportado, que la producción de metano
está cerca de 58 millones de toneladas por año de gas,
proveniente de actividades de ganadería bovina, lo que
representaría al 73% del total de emisiones de gas
metano de todas las especies de animales domésticos.

12. • Otros contribuyentes significativos de producción de gas
metano en le mundo son: los pantanos naturales con el
21% de la producción total de gas metano en el mundo,
los cultivos de arroz con el 20%; las pérdidas por
combustión de hidrocarburos que tienen tan solo el 14%,
la combustión de biomasa (10%) y rellenos sanitarios, el
7% del total de producción mundial de metano.
• Las fuentes emisoras de gas metano, más pequeñas
incluyen termitas, océanos, sedimentos, volcanes e
incendios.

13. • En cuestión de la industria, el gas natural y los sistemas
de petróleo son las fuentes más importantes y grandes
de emisiones de metano de la industria en los Estados
Unidos, debido a que pequeñas cantidades de metano
son emitidas al ambiente por las actividades de proceso,
producción, almacenamiento, transmisión y distribución
de gas natural.

14. • Debido a que el gas es frecuentemente combinado con
el petróleo, la producción, el refinamiento, transporte, y
almacenamiento de petróleo crudo, es también una
fuente importante de emisión de metano.

15. • Finalmente, en cuestión de los desperdicios de los
hogares y negocios, el metano es generado en
vertederos como descomposición de la basura, y el
tratamiento de aguas residuales. Los vertederos son la
tercera fuente más grande e importante de emisiones de
metano en los Estados Unidos.

16. • La Metanogénesis, es el proceso fermentativo
proveniente de bacterias Archeas anaerobias, las cuales,
producen Metano como producto de desecho de su
metabolismo, en el cual ,se utiliza CO2 como fuente de
carbono para la síntesis de carbón biológico necesario
para su crecimiento y supervivencia.
• Existen dos formas de Metanogénesis:
1. A partir del H2+CO2
2. A partir de Compuestos Metilados y Acetato.

17. • Los géneros claves para este proceso de producción de
Metano, son:
Methanobacterium.
Methanococcus.
Methanosarcina.

18. • Los metanógenos son bacterias que, estructuralmente,
poseen diversos tipos de paredes celulares, tales como
la seudomureína, que presentan las paredes celulares
de Methanobacterium , Methanocondroitina de
Methanosarcina y relacionados; y glucoproteínas, que se
encuentran en las paredees de Methanococcus y
Methanoplanus.
• Fisiológicamente, los metanógenos son anaerobios
estrictos y necesitan estar en una ambiente anóxicos.

19. • Dependiendo de la especie del cultivo, puede inocularse
esta bacteria en medios minerales suplementados con
fuente de hidrógeno o con anhídrido carbónico en una
relación (4:1), o también en medios complejos.

23. • Coenzimas encargadas del Proceso:
a) MF= Metanofurano. (Portador del C al inicio del
proceso).
b) MP= Metanopterina. (Portador de C en los pasos
intermediarios de la reducción del CO2 a CH4).
c) CoM= Coenzima M. (Interviene en el paso final de la
metalogénesis al reducir CH3 en CH4).

24. • Coenzimas encargadas del Proceso:
d) F430= Coenzima F430. (Forma parte del complejo
enzimático Metilreductasa).
e) F420= Coenzima F420. (Es un donador de electrones).
f) CoB= Coenzima B ó 7-mercaptoheptanodiol-treonina
fosfato. (Donador de Electrones en la parte final de la
Metanogénesis, catalizada por el complejo enzimático
Metil reductasa.).

27. • Se puede formar metano a partir de diversos
compuestos como el metanol. Esta ruta puede ser
catabolizada por las mismas enzimas que en la
Metanogénesis a partir de H2+CO2.
• Si no se dispone del poder reductor (como el H2 en la
anterior ruta) para impulsar el paso terminal de la
Metanogénesis, algunas moléculas de Metanol deben
ser oxidado a CO2, para producir electrones, los cuales
serán útiles para posteriores pasos.

28. Cuando el sustrato de la Metanogénesis es el Acetato, éste
es activado a acetil-CoA, el cual, gracias a la Monóxido de
Carbono Deshidrogenasa de la via fermentativa Acetil-CoA
(Ruta Ljungdahl- Wood) y a la enzima Corr (corrinoide), se
forma el CH3-Corr, el cual sigue la ruta de la
Metanogénesis del metanol.

30. • Los Hidratos de Metanos, mejor conocidos como Hielos
de Metano, son cristales de hielo con gas metano en su
interior, los cuales, se forman por la acción de la baja
temperatura y la alta presión del Agua y el Metano. Estos
productos, se pueden encontrar en los bordes de las
plataformas continentales, así como en el hielo del
Círculo Ártico.

32. • Para descomponer este cristal en sus partes
constituyentes (Agua y Metano), sólo basta con bajar la
presión o aumentar la temperatura del producto.
• Aproximadamente 1 metro cúbico de compuesto, libera
160 metros cúbicos de gas Metano, lo cual, le convierte
en un producto exergónico de alta energía.

33. • Los Hidratos de Metano, compuestos que liberan una
gran energía, son muy difíciles de manejar, así como
difíciles de mantener estables a ciertas condiciones, lo
cual, complica demasiado su empleo como sustituyente
del petróleo como fuente de energía

34. • Una de las amenazas más grandes a las que se enfrenta
la industria de extracción de metano, en forma de
Hidratos de Metano, del fondo marino, es el gran
potencial de deslave submarinos provocados por el
saqueo de estos compuestos, aun sin mencionar del
grave problema ecológico que produciría la fuga de
metano hacia la atmósfera por malas practicas de
extracción del gas. .

35. • Actualmente, países como E.U.A, Japón y Canadá, esta
invirtiendo mucho dinero en proyectos e investigaciones
para determinar cual sería la manera más fácil de sacar
el Metano del fondo marino con éxito; se espera que
para el año 2030, el Hidrato de Metano, ya pueda ser
comercializado.

37. • Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos
(EPA), (s.f.), Methane Emissions. Recuperado el día 11
de septiembre del 2014, de:
http://epa.gov/climatechange/ghgemissions/gases/ch4.ht
ml
• Madigan, M. T., Martinko, J. M., & Parker, J., (2007),
Nutrición, Cultivo y Metabolismo Microbiana; La
Diversidad Procariota: Archaea, Diversidad Metabólica.
Brock, Biología de los Microorganismos. (10 ed.), (pp:
448-551, 575-578, 646-657), México: Pearson Prentice
Hall.

38. • Carmona, J. C., Bolivar, M. D., y Giraldo, L. A., (2005), El
gas metano en la producción ganadera y alternativas
para medir sus emisiones y aminorar su impacto a nivel
ambiental y productivo. Recuperado el día 18/11/2014,
de: http://www.scielo.org.co/pdf/rccp/v18n1/v18n1a06

39. • The BBC World, (abril, 2014), Hidrato de Metano, La
Energía Oculta en el Hielo. Recuperado el día
18/11/2014, de:
http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2014/04/140421_ci
encia_verde_hidratos_metano_energia_hidrocarburosnp