«Respirometro», con aplicaciones en las industrias agropecuaria, alimentaria, farmacéutica y química

 Profesores-investigadores del Departamento de Biotecnología de la Unidad Iztapalapa de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) diseñaron un respirómetro de múltiples aplicaciones en industrias como la agropecuaria, alimentaria, farmacéutica y química, así como en la agricultura sustentable, la remediación  de suelos y el tratamiento de residuos sólidos orgánicos de origen urbano o industrial, entre otras que requieren de la medición y el monitoreo de diversos procesos biológicos.

El doctor Gerardo Saucedo Castañeda, investigador del citado Departamento, informó que la tecnología desarrollada en el Laboratorio de Biotecnología se encuentra patentada con el título Sistema de respirometría con administración remota para el monitoreo en línea de la concentración de CO₂ y O₂ y flujo de los gases de salida en procesos biológicos, y que se trata de un prototipo para laboratorio susceptible de fabricarse a nivel preindustrial.

El investigador de la Unidad Iztapalapa señaló que en dicho laboratorio se ha trabajado desde hace más de 20 años en el diseño de estos prototipos y hoy se está en la posibilidad de escalarlos al nivel industrial.

En este caso se trata de un sistema para medir CO₂ y O₂ en corrientes gaseosas provenientes de procesos biológicos, como la fermentación en medio sólido, y se basa en una nueva metodología para el monitoreo en línea, lo que permite el análisis de un proceso y la toma de decisiones en tiempo real.

Saucedo Castañeda añadió que el sistema de respirometría es aplicado en procesos productivos sustentados en crecimientos microbiológicos o bacterianos, por lo que es necesario en los sectores agropecuario, tratamiento de aguas y residuos, alimentos, bebidas, así como en los ámbitos: farmacéutico y químico, entre otros.

Explicó que el dispositivo desarrollado junto con el doctor Ernesto Favela, adscrito también al Departamento de Biotecnología, consiste en un hardware y una serie de equipos electrónicos encargados de medir la respiración en determinados procesos biológicos que se llevan a cabo con la ayuda de levaduras, bacterias y hongos.

“Estos respiran igual que los seres humanos; es decir, consumen oxígeno, exhalan CO₂ y lo que hace este equipo es medir la concentración de CO₂ en el aire y el flujo constante, a través de los fermentadores, que pueden ser muy pequeños o muy grandes”, puntualizó.

Esta medición puede llevarse a cabo de manera remota, ya que se aprovechan las posibilidades que ofrece internet y por lo tanto no se tiene que tomar ninguna muestra, ya que esto permite tomar decisiones en el momento para manejar y mantener control sobre el proceso “y esto es muy importante para el caso de reactores a una escala mayor”, comentó.

El doctor Saucedo Castañeda expuso que los ámbitos de aplicación son diversos y van desde la producción de hongos, hasta su utilización en diversas industrias e incluso la remediación de suelos. Para favorecer la agricultura sustentable, por ejemplo, es posible la producción de semillas de hongos comestibles en situaciones controladas.

Otra aplicación es el control biológico de plagas, es decir usar microorganismos tales como hongos antagonistas de los tipos de insectos que atacan cultivos como maíz, jitomate, limón y para cada cultivo en particular. “Lo que usamos –explicó–  es un antagonista que podemos producir como un arma de control biológico a través de estos sistemas; con el respirómetro podemos medir qué tanto avanza la producción de estos hongos”.

La bioremediación de suelos es otro de los ámbitos donde el dispositivo puede ser de gran utilidad. Aquellos contaminados con petróleo, por ejemplo, son tratados en muchas ocasiones con microorganismos, bacterias o levaduras que atacan a los hidrocarburos y una manera de saber cómo avanza la degradación de dichos contaminantes es saber qué tanto CO₂ se está formando.

El CO₂, sin embargo, también puede resultar contaminante y provocar un efecto invernadero, por ejemplo, “entonces lo que hacemos es la captura del CO₂ porque es nutriente de algunas microalgas y “descontaminar” para producir un bien o servicio.

El CO₂ que se captura puede servir además para el cultivo de algas y producir proteínas como la espirulina y hay algunas que concentran lípidos y esas grasas pueden usarse para producir biodiésel. También existen otras que producen hidrógeno, un combustible limpio que puede utilizarse como combustible.

El tratamiento de residuos sólidos orgánicos urbanos o industriales, así como la detección de metano en línea en el tratamiento de aguas residuales y residuos sólidos son otros campos de aplicación muy importantes y en el laboratorio se trabaja en ambos casos, comentó el investigador, quien enfatizó que el empleo de estos prototipos es muy amplio porque sólo tienen que cambiarse los sensores de manera que es posible medir CO₂, amoniaco, metano, entre muchos otros compuestos. En todos los casos es necesario saber medir lo que ocurre durante los procesos, enfatizó