La Biotecnología
Industrial: una realidad hoy, una necesidad mañana
Es un hecho innegable que la
introducción de la biotecnología está ejerciendo un cambio fundamental en la
sociedad comparable a otros momentos clave del desarrollo tecnológico, tales
como la aparición de la máquina de vapor o la radio. Este cambio social no sólo
se está dando a nivel de salud, alimentación y control de los recursos
naturales sino que, quizás menos llamativamente (aunque de un modo no menos
importante), afecta a cómo la sociedad impacta y modifica el medio natural en
el que vivimos, que no es ni más ni menos que el Planeta Tierra. La
transformación de la relación sociedad industrializada / medio ambiente, cuyos
comienzos estamos viviendo estos años y necesariamente deberá darse en el
futuro, se debe en parte a la adopción de herramientas y procesos
biotecnológicos por el tejido industrial, lo que llamamos Biotecnología
Industrial. Es un hecho innegable que la introducción de la biotecnología está
ejerciendo un cambio fundamental en la sociedad comparable a otros momentos
clave del desarrollo tecnológico, tales como la aparición de la máquina de
vapor o la radio. Este cambio social no sólo se está dando a nivel de salud,
alimentación y control de los recursos naturales sino que, quizás menos
llamativamente (aunque de un modo no menos importante), afecta a cómo la
sociedad impacta y modifica el medio natural en el que vivimos, que no es ni
más ni menos que el Planeta Tierra. La transformación de la relación sociedad
industrializada / medio ambiente, cuyos comienzos estamos viviendo estos años y
necesariamente deberá darse en el futuro, se debe en parte a la adopción de
herramientas y procesos biotecnológicos por el tejido industrial, lo que
llamamos Biotecnología Industrial. EXTO: Jaime Aguilera Entrena, Coordinador de
Biotecnología Industrial de IUCT. Carles Estevez, Director Científico de IUCT
Beneficios de la
Biotecnología Industrial
Si observamos la vida desde
un punto vista puramente mecanístico, podemos decir que un ser vivo es una
máquina capaz de procesar una serie de compuestos (principalmente de origen
orgánico) para transformarlos en energía, biomasa y otros subproductos. Lo que
hace a esta máquina ser tan especial es que tanto las materias primas como los
productos finales se integran en los ciclos naturales de sus componentes,
(fundamentalmente carbono), de manera que no se generan residuos netos, ya que
éstos son reutilizados por otros sistemas biológicos como materia prima,
cerrando así el ciclo. Por otro lado, las reacciones de transformación se
llevan a cabo a temperatura ambiente, en fases acuosas no tóxicas y sin
necesidad de un aporte alto de energía. Todas estas características son las que
la Biotecnología Industrial trata de aprovechar para la fabricación de
sustancias químicas o bienes de equipo y de consumo, de manera que estos procesos
tengan el menor impacto posible sobre el medio ambiente, sin renunciar a su
eficacia ó prestaciones. Concretamente, las soluciones aportadas por la BI
(Biotecnología Industrial) consiguen mejorar los procesos industriales en los
siguientes aspectos:
– Empleo de materias primas
renovables, que por definición son inagotables, con la consiguiente liberación
de la dependencia de fuentes fósiles tales como carbón y sobre todo petróleo.
– Aprovechamiento de
desechos agrícolas, forestales ó industriales, a los que se revaloriza, a la
vez que se evita su acumulación ó eliminación de manera tóxica y/o inútil.
– Reducción del uso de
solventes orgánicos o tóxicos, con las consiguientes ventajas en cuanto a salud
laboral y riesgos medioambientales.
– Reducción de la generación
de residuos y subproductos (tóxicos en muchos casos), lo que conlleva a una
disminución de vertidos y desechos industriales, o bien sustitución de éstos
por otros de menor o ninguna toxicidad.
– Menor consumo de energía y
por tanto menor emisión de gases de efecto invernadero (GEI), cuya acumulación
en la atmósfera es la causante del cambio climático.
– Sustitución de fuentes de
energía fósil por fuentes de origen biológico, lo que también conlleva un
descenso en las emisiones netas de GEI.
En definitiva, se trata de
acercar lo más posible la idea de sostenibilidad al sector industrial, es
decir, poder cubrir nuestras necesidades sin comprometer la capacidad de
generaciones futuras de cubrir las suyas, tal y como ocurre con los seres vivos
en su estado natural.
Pero, además de estos
objetivos de sostenibilidad, la BI también busca mejorar el rendimiento
económico de sus productos, de manera que los costes de fabricación se reduzcan
y ello repercuta en una mejora en la relación coste / beneficio. Un claro
ejemplo lo constituye la industria textil: la sustitución de procesos de lavado
y blanqueado de tejidos por tratamientos enzimáticos ha reducido el consumo de
agua y energía un 50%, con el consiguiente ahorro económico. No obstante, a
pesar del constante progreso en investigación científico-técnica, muchos
sistemas biológicos siguen siendo limitados en cuanto a su productividad o
rendimiento, lo cual no ofrece ahorro, e incluso encarece, el proceso de
elaboración. En estos casos, las ventajas económicas vienen derivadas de la
superior calidad de los procesos biotecnológicos, ya que ahorran costes
adyacentes de almacenamiento y tratamiento de residuos, eliminan la necesidad
de medidas medioambientales exigidas por la legislación, y ofrecen acceso a
materias primas más baratas. Estas ventajas cualitativas a menudo contrarrestan
las posibles deficiencias en productividad. Por otro lado, los estándares de
calidad medioambiental son un valor atractivo para el cliente, lo que aumenta
la competitividad del producto en el mercado. Así, teniendo en cuenta todos los
gastos de producción, tanto directos como indirectos, y los potenciales
beneficios, la introducción de procesos biotecnológicos cualitativamente
superiores supone un incremento en el balance económico final. Todo esto sin
contar con que los niveles de calidad requeridos para ciertos productos sólo
pueden ser alcanzados mediante biotecnología.
Los productos de
la Biotecnología Industrial
La diversidad de procesos
donde es posible incorporar soluciones biotecnológicas hace difícil establecer
un listado pormenorizado de productos que pueden fabricarse mediante
Biotecnología Industrial. A continuación, se hace referencia a grandes familias
de productos. Aunque muchos de ellos son productos “clásicos”, de amplio uso,
también existen líneas de productos novedosos, provenientes exclusivamente de
la biotecnología, que ofrecen soluciones a determinadas demandas ó mejoran en
competitividad a los productos existentes hasta ahora.
– Productos químicos a
granel (“Bulk Chemicals”). Se consideran productos de esta categoría aquéllos
cuya producción anual mundial excede las 10.000 toneladas. Tal como se ha
comentado anteriormente, algunos de ellos, como acetona y butanol, se obtenían
por métodos biotecnológicos hasta mediados del siglo XX. Actualmente, las
modernas técnicas de Microbiología Industrial permiten aprovechar las
propiedades de muchos microorganismos para sintetizar compuestos básicos tales
como ácidos orgánicos, vitaminas o glicoles. Más aún, la Ingeniería Genética y
Metabólica permite reprogramar el metabolismo microbiano para maximizar la
producción del compuesto de interés e incluso para dotar al microorganismo en
cuestión de la capacidad para sintetizar nuevos productos o alimentarse a base
de nuevos sustratos. De este modo, hoy es posible producir mediante
fermentación de materias primas renovables y baratas (melazas, bagazos,
almidones y otros sustratos ricos en carbohidratos) compuestos que antes tenían
que ser extraídos o sintetizados químicamente. Ejemplo de ello son la vitamina
C, el ácido glutámico o el ácido cítrico, muy utilizados en tecnología
alimentaria. Otros productos, como el ácido succínico o el ácido adípico
(precursor del nailon) también pueden ser sintetizados por microorganismos, y
actualmente se estudia su producción biotecnológica a escala industrial de
manera que en el futuro reemplace a la síntesis petroquímica.
– Especialidades químicas.
Los productos llamados de “química fina” se caracterizan por su alta
especialización funcional y su demanda en peso es más reducida que la de los
productos a granel. Estas especialidades, generalmente caras, suelen constar de
moléculas complejas, que incorporan varios grupos funcionales y a menudo son
quirales. La síntesis química de estos compuestos es a menudo muy compleja,
requiriendo muchos pasos, empleo de cantidades estequiométricas de sustratos,
aditivos para protección de grupos y grandes cantidades de energía. Si además
el compuesto es quiral, la productividad se reduce drásticamente, ya que sólo
es útil uno de los isómeros, que suele ser difícil de seleccionar. En contraste
con esto, la biocatálisis (catálisis mediada por agentes biológicos, que pueden
ser enzimas o incluso microorganismos vivos que realizan todos los pasos de
conversión en su interior), suele tener lugar a temperaturas cercanas a la
ambiental, y además tiene una alta especificidad y selectividad enantiomérica,
de manera que todo el producto sintetizado pertenece a la misma isoforma. Esto
hace de la biotecnología una herramienta muy ventajosa que se está imponiendo
en la síntesis de productos complejos tales como el ácido maleico
(intermediario en la síntesis de tintes y otros compuestos) o los benzaldehídos
(de utilidad en la fabricación de plásticos). Otros compuestos quirales
fabricados biotecnológicamente son el aspartamo (edulcorante), el ácido
eritórbico (antioxidante) y diversos aminoádicos como la L-lisina, utilizados
como complemento nutricional en piensos.
– Enzimas. La catálisis
enzimática es posiblemente la aplicación industrial más extendida de la
biotecnología. Tanto es así, que los enzimas se han convertido en uno de los
productos principales de la biotecnología industrial, existiendo empresas que
se dedican exclusivamente a su producción y comercialización. Los enzimas -o
las enzimas- son compuestos de naturaleza proteica responsables de la
biocatálisis. Gracias a ellos, reacciones bioquímicas que requerirían altas
temperaturas, exceso de sustratos o presencia de solventes complejos se llevan
a cabo a temperaturas cercanas a la ambiental (entre 25º C y 42º C en función
del enzima y la aplicación), en medios acuosos, normalmente no tóxicos y de un
modo sumamente específico y selectivo. Además, su actividad es inmediata, son
fáciles de inactivar y se emplean en cantidades tan pequeñas que apenas es
necesaria su eliminación.. Por todo ello, los enzimas están suponiendo una
auténtica revolución para ciertas aplicaciones. Su uso industrial comenzó en la
década de los 80, cuando se introdujeron como agentes blanqueantes y
desengrasantes en los detergentes, lo que contribuyó a la reducción de la
cantidad de surfactantes artificiales, muy dañinos para el medio ambiente.
Desde entonces su uso no ha hecho más que crecer. Hoy existen más de 150
enzimas de uso comercial. Sus aplicaciones cubren casi todos los sectores de la
industria, desde el alimentario (pectinasas para eliminar la pulpa de los
zumos, transaminasas como agentes compactantes en procesado de carnes, amilasas
como mejorantes de masa panaria, galactosidasas para obtención de productos
lácteos deslactosados, etc.) hasta el textil (celulasas como sustitutos del
lavado “a la piedra”, lacasas y catalasa para procesos de blanqueado,
pectinasas para pretratamiento del algodón, proteasas para curtido de pieles),
pasando por la elaboración de papel (lacasas y xilanasas para el blanqueado).
Además de obtener y
purificar los enzimas de interés de los organismos que los poseen, se han
desarrollado microorganismos modificados genéticamente que pueden producir y
excretar enzimas a unos ritmos tales que su producción se ha abaratado
muchísimo en los últimos años. Dado que en la actualidad conocemos más de 3000
enzimas diferentes, el campo de desarrollo de la biocatálisis a nivel
industrial está, sin lugar a dudas, abierto. Pero aún más apasionante: las
modernas técnicas de ingeniería bioquímica permiten diseñar enzimas “a la
carta”, con mayor actividad que los naturales, ó con capacidad para degradar
nuevos sustratos ó generar nuevos productos no naturales. De este modo, la
tecnología enzimática está en plena expansión, y es de esperar que en años
venideros su implantación sea aún más importante de lo que lo es hoy.
– Biocombustibles. Los
llamados biocombustibles o biocarburantes son, junto con los enzimas, las
grandes estrellas de la Biotecnología Industrial. Un biocombustible es un
combustible para motores de explosión, que se elabora a partir de materia prima
de origen biológico (principalmente vegetal). Dado que las plantas captan el
CO2 de la atmósfera para su crecimiento, todo el carbono que se emite al quemar
un biocombustible no es más que el que capturaron anteriormente las plantas de
las que está elaborado, lo cual constituye un ciclo cerrado de carbono que no
supone emisiones netas a la atmósfera (al contrario que los combustibles
fósiles, cuyo carbono procede del petróleo, que es un mineral). El incremento
incesante de los precios del petróleo, las especulaciones sobre la escasez de
las reservas mundiales y la amenaza del cambio climático son asuntos
recurrentes que desde hace varios años se abordan desde un punto de vista
político a nivel nacional e internacional, con la elaboración de leyes y directivas
que persiguen la disminución de las emisiones a la atmósfera de gases de efecto
invernadero. En este marco, no cabe duda de que los biocombustibles juegan y
jugarán un papel destacado. Actualmente existen dos biocombustibles en el
mercado: el bioetanol (empleado para motores de gasolina) y el biodiesel (para
motores Diesel). Ambos se emplean como mezcla en diferentes porcentajes
(generalmente entre el 5% y el 20%) en gasolinas y gasóleos, aunque también es
posible utilizarlos puros si se llevan a cabo ciertas modificaciones en los
motores, sobre todo en los de gasolina. Los biocombustibles actuales se
obtienen a partir de cosechas de diferentes semillas. El bioetanol se elabora
por fermentación de los azúcares procedentes de maíz, trigo y caña de azúcar, aunque
también se pueden emplear otras plantas como la remolacha. La levadura
Saccharomyces cerevisiae (la responsable de la elaboración de pan, vino y
cerveza) es el microorganismo que lleva a cabo la fermentación, y el etanol
producido se purifica finalmente por destilación. En el caso del biodiesel,
éste se obtiene por esterificación de aceites vegetales, principalmente de
girasol y soja, con metanol. Dichos aceites no tienen por qué ser puros, siendo
también válidos los aceites de cocina usados.
El creciente interés por los
biocombustibles ha provocado que actualmente estén en plena expansión, y se
espera que su producción aumente significativamente en los próximos años. Un
caso paradigmático lo constituye Brasil, que desde hace más de una década ha implantado
un programa nacional para el fomento del bioetanol -obtenido a partir de la
caña de azúcar, de cuya producción es líder mundial- de manera que en este país
todos los vehículos de gasolina pueden alimentarse también con bioetanol al
100%. El éxito del programa constituye un ejemplo mundial y demuestra el
potencial de los biocombustibles para disminuir la dependencia del petróleo
para la automoción. Los biocombustbles actuales, llamados de primera
generación, presentan el inconveniente de que, al emplear semillas cultivadas
como materia prima, su fabricación requiere el uso de fertilizantes, pesticidas
y maquinaria agrícola, lo que a su vez provoca emisiones de GEI, disminuyendo
el balance neto de ahorro respecto de los combustibles tradicionales. No obstante,
según datos de la Comisión Europea, suponen un ahorro medio de aproximadamente
el 40% de las emisiones respecto de los combustibles fósiles, siempre que se
produzcan a partir de cosechas crecidas en tierras ya cultivables. Sin embargo,
el verdadero potencial de los biocombustibles viene de la mano de los llamados
biocombustibles de segunda generación. Estos se obtienen a partir de residuos
agrarios, forestales e industriales, empleando tecnologías más efectivas y
limpias para su fabricación. La gran ventaja de esta nueva generación de
biocarburantes es que se aprovecha íntegramente la biomasa, eliminando la
necesidad de cultivar ciertos tipos de plantas, lo que evita problemas de
competencia en el uso de la tierra respecto de cosechas para fines alimentarios.
De hecho, son la paja, rastrojos y otros residuos de estas cosechas la materia
prima para la síntesis del biocarburante. Los proyectos más vanguardistas
incluso se plantean utilizar residuos urbanos como fuente de carbono. Esto
aumentará el ahorro neto de emisiones respecto de los combustibles
convencionales a más de un 90%, además de reducir los costes de elaboración,
haciendo al producto más competitivo. Se espera que para el año 2012 la
obtención de bioetanol a partir de material lignocelulósico (basada en una
combinación de enzimas optimizados y microorganismos modificados genéticamente)
sea ya una realidad a escala industrial. Del mismo modo, también existen nuevas
tecnologías para la fabricación de biodiesel a partir de fuentes alternativas
de carbono, como glicerina (subproducto a su vez de la actual industria del
biodiesel), o biomasa de distintos tipos, además de incorporar enzimas para el
proceso de esterificación, y otras alternativas para evitar la utilización de
metanol.
Más allá de la automoción,
el biogás (hidrocarburos gasificados procedentes de la descomposición de
materia orgánica de origen biológico), se perfila como uno de los combustibles
para calefacción del futuro, además de otras propuestas, como el biobutanol
(obtenido por fermentación de carbohidratos). También la biomasa de diversos
orígenes, convenientemente triturada y seca, constituye un excelente
combustible para hogares e industrias, y ya hay factorías que se nutren de ella
para su funcionamiento. Así, la Biotecnología Industrial nos abre las puertas
de una transición de la energía de origen fósil a la bioenergía, renovable,
barata y más respetuosa con el medio ambiente.
– Biomateriales. Los
materiales sintetizados a partir de material biológico, o utilizando metodologías
basadas en sistemas biológicos (los llamados “biomateriales”) son tal vez los
productos más novedosos de la Biotecnología Industrial, y donde existe más
campo abierto para la investigación y la experimentación. Se trata de
materiales aptos para diversas aplicaciones (desde construcción a juguetería)
que pueden sustituir a los plásticos y otros materiales derivados del petróleo,
manteniendo, y a menudo mejorando, sus características y prestaciones. Los
biomateriales más desarrollados hasta el momento son polímeros producidos por
microorganismos o plantas o derivados de éstos, como alternativa a los
plásticos. Sus propiedades son similares a las de los plásticos convencionales
(poliésteres, propilenos o gomas), con la ventaja de que son totalmente biodegradables,
pues pueden ser fácilmente descompuestos por bacterias tanto en el suelo como
en el agua. Además, en su fabricación se ahorran hasta un 80% de las emisiones
de gases tóxicos. Ejemplos de estos “bioplásticos” son los fabricados a base de
almidón (generalmente de maíz), o el polihidroxibutirato, sintetizado por
ciertas bacterias a partir de glucosa. Otra aproximación consiste en sintetizar
los monómeros mediante procesos biológicos, para luego obtener el polímero,
como en el caso del ácido hidroxipropanoico y el ácido poliláctico, del que se
obtiene una fibra que ya se utiliza industrialmente en procesos tan diferentes
como la elaboración de envases o la fabricación de automóviles. Otro
bioplástico de notable éxito comercial es un polímero derivado del
1,3-propanodiol, cuyo monómero se obtiene por biotransformación del almidón
mediante bacterias genéticamente modificadas. La nueva fibra, además de su
origen no contaminante, posee unas características muy notables en cuanto a
resistencia y suavidad, y actualmente se utiliza en la elaboración de moquetas
y espumas para colchones.
Más allá de los
bioplásticos, la biotecnología nos ofrecerá, dentro de pocos años, una serie de
materiales de características y prestaciones mucho más avanzadas que los materiales
que conocemos hoy. Las fibras textiles a base de seda de araña ya son una
realidad en los laboratorios de más de una empresa de base biotecnológica. La
seda de araña es uno de los materiales más resistentes, flexibles y ligeros que
se conocen. Es cinco veces más fuerte que el acero, y a la vez seis veces más
ligero. Su elasticidad es tal que se dice que una tela de araña cuyas fibras
tuvieran el grosor de un dedo podría detener un avión de pasajeros en pleno
vuelo sin romperse. Ya existen gusanos de seda transgénicos cuya seda se
asemeja a la de la araña, e incluso cabras que producen la proteína de esta
seda en su leche. El tejido a base de seda de araña promete revolucionar el
campo de la ropa y material deportivo y militar (un chaleco antibalas de seda
de araña sería tan ligero y flexible como uno de nailon), así como el de las
suturas quirúrgicas. Y en la trastienda de muchos laboratorios existen
aplicaciones experimentales más sorprendentes aún, como las baterías a base de
virus (más pequeñas y eficientes que las actuales, y carentes de litio y otros
materiales contaminantes), las bombillas de fibra de DNA, cinco veces más
duraderas que las de tungsteno, e incluso un teléfono móvil flexible que
incorpora un material derivado de la insulina. Estos productos, híbridos de la
biotecnología y la nanotecnología, no tardarán en inundar nuestros mercados en
cuanto se consigan producir a precios asequibles y en cantidades suficientes,
lo cual, en opinión de muchos, no es más que cuestión de tiempo.
Impacto económico
de la Biotecnología Industrial
Ni que decir tiene que la
Biotecnología Industrial está ejerciendo un impacto creciente en muchos
sectores industriales, y se prevé que en el futuro este impacto sea sumamente
mayor. La utilización de enzimas y biosurfactantes en la fabricación de
detergentes, una de las primeras aplicaciones biotecnológicas, ya es de uso
general, al igual que el empleo de enzimas y sustancias de origen biológico,
obtenidas por fermentación, en la industria alimentaria. Otro de los sectores
que más ha incorporado las técnicas biotecnológicas es el textil. Actualmente
procesos como el lavado “a la piedra”, el aclarado de colores, y los
tratamientos de suavizado y blanqueo de telas se pueden llevar a cabo mediante
enzimas, lo que reduce entre un 50% y un 80% el consumo de agua y el empleo de
agentes químicos, además de disminuir un tercio el tiempo de procesado.
Similares ventajas se obtienen en la industria papelera, en la cual el blanqueo
enzimático de la pasta de papel es un proceso que comienza a ser habitual.
Para hacernos una idea de la
incidencia en el mercado de los productos biotecnológicos, podemos dar algunas
cifras. Por ejemplo, el valor añadido bruto de la producción y aplicaciones
industriales de los enzimas ascendió en 2005 a 685 millones de euros, sólo en
la Unión Europea (Europa es líder mundial en la producción de enzimas de uso
industrial, con casi un 80% de la producción total). A escala mundial, las
cifras son realmente impactantes. La producción de compuestos químicos
derivados de la biotecnología en 2002 fue de más de 2,7 millones de toneladas.
En 2005 el valor de mercado de estos compuestos se cifró en 50000 millones de
Euros (ME), lo que equivale a un 7% de la producción total, y se espera que en
2010 supere los 80000 ME (el 10% de la producción). Pero las cifras más
abrumadoras se las llevan los biocombustibles, sector que se encuentra en su
“edad de oro”: en 2002, el bioetanol (cuya producción es muy mayoritaria frente
al biodiesel) alcanzó una producción de 26 millones de toneladas, y el valor de
mercado de biocombustibles en 2005 era de 14000 ME. Y esto es sólo el comienzo.
Las reglamentaciones previstas, o ya en aplicación, para paliar el aumento de
emisiones de GEI, establecen valores mínimos de empleo de biocombustibles (en
la UE se espera una sustitución del 10% del total de combustibles en 2020), que
garantizan un impulso al sector para los próximos 5 o 10 años. Finalmente, los
bioplásticos, aún siendo un sector poco maduro, tampoco se quedan atrás.
Actualmente se producen 100.000 toneladas anuales de acrilamida empleando
catálisis enzimática en lugar de química, 288.000 toneladas de ácido
poli-láctico y unas 90.000 toneladas de polímeros derivados del
1,3-propanodiol. El amplio abanico de sectores industriales que emplean estos
biopolímeros permite pronosticar una expansión de este mercado que vendrá de la
mano de los bajos costes de producción y de los beneficios medioambientales que
se consigan (además de los beneficios económicos que se derivan de ellos)
Futuro y retos de
la Biotecnología Industrial
Si bien es cierto que todos
los aspectos comentados hacen prever un futuro floreciente para la
Biotecnología Industrial, no es menos cierto que, exceptuando algunos casos ya
expuestos, ésta se encuentra aún lejos de su consolidación en el tejido
industrial y económico internacional. No hay que olvidar que se trata de una
tecnología relativamente joven que tiene que competir con un modelo industrial
basado en el petróleo, que ha tenido casi un siglo de evolución y mejora. De
hecho, la fabricación de biocombustibles ó bioplásticos no es, hoy por hoy, un
proceso barato en comparación con su equivalente petroquímico. Los progresos en
ciencia y tecnología irán aportando soluciones a los problemas técnicos
existentes, además de descubrir nuevas aplicaciones industriales para los
procesos biológicos. Por lo tanto, para garantizar el éxito de la Biotecnología
Industrial es fundamental una apuesta decidida por la I+D que deberá centrarse
en dos aspectos. Primero, la elaboración de planes de inversión a corto y medio
plazo tanto desde el sector público como desde el privado, y el establecimiento
de colaboraciones bien asentadas y coordinadas entre organismos públicos de
investigación e industria. Segundo, la formación de profesionales que combinen
el conocimiento puramente científico ó académico con una visión práctica de la
realidad industrial y empresarial, y la planificación de una carrera
profesional con expectativas a largo plazo y salarios competitivos, huyendo de
la volatilidad y temporalidad de los planes de contratación de personal
científico existentes hoy en día. Por otra parte, e independientemente de estas
medidas, existen también otros factores de los que dependerá la plena expansión
de los procesos industriales basados en biotecnología, que se comentan a
continuación:
– Coste de las materias
primas. El tremendo éxito de la industria de los productos derivados del
petróleo, se ha debido principalmente a su abundancia y, hasta los años 70, a
su bajo coste. Aún hoy, cuando el precio del crudo marca máximos históricos, sus
productos derivados siguen estando al alcance de casi todos: seguimos llenando
el depósito de nuestro coche, y el plástico sigue siendo uno de los materiales
más baratos, con precios muy por debajo de los de la madera o el acero, por
poner dos ejemplos. Sin embargo, sabemos que no es un recurso infinito, y que
tarde o temprano empezará a escasear, máxime cuando la demanda sigue aumentando
año tras año. Esto, unido a la especulación por parte de los países productores
y su inestabilidad política, hace que los precios del petróleo sean muy
volátiles. De hecho, el petróleo se ha encarecido un 250% en los últimos cinco
años. Sin embargo, productos como el maíz, el trigo, la soja o la caña de
azúcar se muestran mucho menos volátiles en los mercados. A pesar del reciente
incremento de su precio, las diferencias con el precio del crudo no han hecho
más que aumentar. Por otro lado, aunque los cultivos están sometidos a
variaciones en la climatología y disponibilidad de tierra cultivable, se trata
de recursos renovables y que pueden obtenerse de manera mucho más repartida a
nivel mundial, y por tanto no es previsible una desestabilización de precios
tan acusada como la del petróleo. Esto hace que los procesos basados en
biotecnología comiencen a ser más atractivos que los basados en la
transformación del petróleo.
La Biotecnología aplicada a la Medicina
Si empezamos por el
principio, se debe definir qué es la Biotecnología y cuales pueden ser sus
aplicaciones. Así pues, la Biotecnología consiste en la utilización de seres
vivos sencillos (bacterias y levaduras) y células eucariotas en cultivo, cuyo
metabolismo y capacidad de biosíntesis se utilizan para la fabricación de
sustancias específicas aprovechables por el hombre. La Biotecnología permite,
gracias a la aplicación integrada de los conocimientos y técnicas de la
bioquímica, la microbiología, la ingeniería química, y, sobre todo, la
ingeniería genética, aprovechar en el plano tecnológico las propiedades de los
microorganismos y los cultivos celulares. Permiten producir a partir de
recursos renovables y disponibles en abundancia gran número de sustancias y
compuestos.
Se ha producido un claro
avance en este campo quedando claramente diferenciadas la Biotecnología
tradicional de la moderna. La Biotecnología tradicional empleaba
microorganismos, como bacterias, levaduras y mohos, para producir diferentes
alimentos, como el pan, queso, vino o cerveza. En cambio, hoy en día utiliza
microorganismos modificados genéticamente, mediante técnicas de Ingeniería
Genética.
Una breve definición de
Ingeniería Genética: es una parte de la Biotecnología que se basa en la
manipulación de genes para obtener sustancias específicas aprovechables por el
hombre. Se trata de aislar el gen que produce la sustancia, e introducirlo en
otro ser vivo que sea más sencillo (y barato) de manipular; lo que se consigue
es modificar las características hereditarias de un organismo de una forma
dirigida por el hombre, alterando su material genético.
Si nos paramos a pensar en
las aplicaciones la lista se hace infinita, ya que se puede aplicar en muy
distintos campos como alimentación, agricultura, ganadería, medio ambiente o
medicina. Una de sus aplicaciones en medicina más esperanzadora es la Terapia
Génica, que permite tratar a personas con enfermedades genéticas. Mediante este
tipo de terapia se puede curar enfermedades debidas a la presencia de un gen
defectuoso. La técnica empleada consiste en introducir el gen sano en el
individuo y que luego sus células produzcan la proteína que necesita. Este es
el método que se emplea para el tratamiento de enfermos con fibrosis quística
(enfermedad producida por un gen recesivo). En 1989 se identificó el gen
causante de la misma, lo que permite determinar, mediante un análisis de DNA,
si una persona es portadora o no.
Por ejemplo, una de las
principales vías de investigación actuales es la de marcar genéticamente a las
células tumorales de un cáncer para que el organismo las reconozca como
extrañas y pueda luchar contra ellas. Esta técnica se puede aplicar en
enfermedades con alta incidencia, con el beneficio que eso reporta, como cáncer
(melanoma, riñón, ovario, colon, leucemia, pulmón, hígado, próstata,…),
fibrosis quística, hipercolesterolemia, hemofilia, artritis reumatoide,
diabetes o VIH.
Hay muchas proteínas con un
alto interés médico y económico, como antibióticos, enzimas, hormonas
(insulina, hormona del crecimiento, eritropoyetina, …), vacunas (vacunas
comestibles), proteínas sanguíneas (seroalbúmina, factores de coagulación, …),
interferón, y un largo etcétera. Dando un paso más entramos en el campo de la
nano-Biotecnología mediante el cual se puede acceder a nuevos tratamientos
locales, que no afectan el organismo entero, por ejemplo en los trasplantes de
médula ósea, la investigación con células madre, la terapia genética, el cáncer
o la hemólisis. De esta forma resulta posible trabajar con sistemas de
diagnóstico cada vez más diminutos para seleccionar células determinadas. Así,
por ejemplo, en el tratamiento del cáncer de mama, con la ayuda de partículas
magnéticas se pueden eliminar células malignas aisladas y la paciente evitaría
así una intervención quirúrgica. La nano-Biotecnología se considera la ciencia
clave del siglo XXI, que promete progresos revolucionarios y nuevas terapias.
La Biotecnología es una ciencia en auge, de la que se hacen eco políticos,
periodistas, farmacéuticas, médicos y la sociedad en general. Por ello, es de
gran utilidad la realización de congresos y encuentros entre diferentes
profesionales que aportan diferentes puntos de vista. Uno que se celebró
recientemente (5 de noviembre de 2010) fue el organizado por el CIEMAT (Centro
de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) y que tuvo por
título “Curso de Biotecnología aplicada a la Salud”. En él se abordó , por
ejemplo, el uso de fármacos biotecnológicos (los cuales emulan a factores
biológicos naturales con la finalidad de potenciar o inhibir un efecto
biológico determinado), que representan el 20 por ciento del total de
medicamentos disponibles en el mercado y el 50 por ciento de los nuevos fármacos
en desarrollo. También hubo especial interés en nuevos anticuerpos
monoclonales, proteínas recombinantes o vacunas.
La biotecnología
en la agricultura
Se espera que la agricultura
alimente a una población humana en aumento, cuyo número se prevé de 8 000
millones de habitantes para el año 2020. Aunque el ritmo de crecimiento
demográfico está disminuyendo progresivamente, el incremento del número
absoluto de personas que hay que alimentar puede ser tal que podría alcanzarse
pronto la capacidad de carga de las tierras agrícolas con la tecnología actual.
Con una orientación apropiada, las nuevas tecnologías, como las biotecnologías,
ofrecen una manera responsable de aumentar la productividad agropecuaria ahora
y en el futuro.
La biotecnología ofrece una
posible solución a muchos problemas que afectan a la producción agropecuaria de
los países en desarrollo. Por ejemplo, las soluciones derivadas de la
biotecnología para las condiciones adversas bióticas y abióticas que se
incorporen al genotipo de las plantas pueden reducir la utilización de
productos agroquímicos y de agua, y promover así un rendimiento sostenible. Con
todo, la FAO considera que los programas nacionales deben asegurar que la
biotecnología beneficie a todos los sectores, incluida la población rural de
escasos recursos, sobre todo en las zonas marginales donde el aumento de la
productividad será más difícil de conseguir.
La FAO asegura que diversos
problemas preocupan especialmente a los países en desarrollo que tratan de
participar más en la biotecnología y de esta manera mejorar el sector
agropecuario. Entre ellos:
Establecer prioridades. Los
conocimientos prácticos de biotecnología deben ser un complemento de las
tecnologías existentes y estar orientados a los resultados. Dado que gran parte
de la biotecnología es más costosa que la investigación tradicional, se debe
utilizar para solucionar problemas concretos en los que ofrezca una ventaja
comparativa. En muchos países en desarrollo se está reduciendo la financiación
de la investigación en agricultura y con frecuencia se está privatizando, con
el consiguiente riesgo de que pueda orientarse sobre todo a los agricultores
con más recursos. Además de los aspectos técnicos, al establecer prioridades se
deben tener en cuenta las políticas nacionales de desarrollo, los intereses del
sector privado y las posibilidades del mercado. En la formulación de las
estrategias, políticas y planes nacionales de biotecnología deben intervenir
las diversas partes interesadas
Infraestructura y capacidad.
Para que cualquier investigación sea verdaderamente productiva, debe haber una
cantidad mínima de expertos, conocimientos e instalaciones. La biotecnología no
es una excepción. La investigación biotecnológica requiere personal capacitado,
con el respaldo de laboratorios bien equipados y condiciones de trabajo
apropiadas, un abastecimiento constante de agua de buena calidad, un suministro
fiable de electricidad y un apoyo institucional organizado. Se requiere una
base tecnológica mínima incluso para adaptar la tecnología ensayada y
comprobada en otras partes a las condiciones ecológicas y de producción
locales. La investigación biotecnológica exige servicios periféricos sólidos y
bien organizados, con instituciones e infraestructuras idóneas para facilitar
su aplicación.
