El ácido succínico, un compuesto químico con amplias aplicaciones en diversas industrias, es uno de muchos productos químicos para los que se busca transformar la producción a una manera sostenible. Actualmente, la mayoría de este compuesto se produce por métodos convencionales que dependen de fuentes fósiles, pero existen innovaciones que proponen cambiar este paradigma hacia un enfoque biotecnológico más sostenible y rentable. En este artículo exploraremos cómo se busca revolucionar la producción de ácido succínico, no sólo desde un punto de vista económico, sino también desde una perspectiva ambiental y de seguridad alimentaria.
El ácido succínico es un producto químico con numerosas aplicaciones en industrias como la de alimentos y bebidas, farmacéutica, cosméticos, polímeros, pinturas y más (Figura 1). Entre sus muchos usos, se utiliza, por ejemplo, como materia prima para producir poliuretano y elastano (spandex o lycra), así como recubrimientos para la industria automotriz y de la construcción. La demanda de ácido succínico ha crecido en los últimos años y para 2026 se proyecta que tenga un mercado global de 203.8 millones de dólares (Dickson et al., 2021).
El ácido succínico ha sido históricamente producido a partir de combustibles fósiles y, a nivel mundial, más del 50 % se produce de esta manera. Sin embargo, la creciente conciencia sobre la necesidad de prácticas más sostenibles ha llevado a un auge en la producción biotecnológica de este valioso compuesto. La enorme cantidad de emisiones de CO2 es una gran preocupación para las autoridades reguladoras de muchos países desarrollados, y empresas en todo el mundo buscan formas de abaratar los procesos biotecnológicos para competir con los métodos basados en fuentes fósiles.
Uno de los desafíos fundamentales en la producción biotecnológica de ácido succínico radica en el elevado costo de las materias primas. Estas incluyen cultivos de primera generación como trigo, maíz, remolacha y caña de azúcar, así como sustratos refinados como la glucosa y corrientes puras de CO2. Este enfoque no sólo encarece el proceso, sino que también compite directamente con la producción alimentaria. Aquí es cuando entra en juego la innovación y la investigación que se hace en lugares como el Instituto de Ingeniería de la UNAM. En la Unidad Académica Juriquilla de este instituto, buscamos proponer un cambio radical en la producción de ácido succínico en tres aspectos fundamentales.
El primer aspecto de la innovación radica en el uso de materias primas de segunda generación, residuos agroindustriales de sectores importantes en Querétaro como el de la fabricación del queso y el vino, o residuos generados en forma de basura orgánica en los hogares y restaurantes. Estas materias primas no sólo son más sostenibles, sino que también evitan competir con la producción alimentaria, abriendo la puerta a un proceso más ético y respetuoso con el medio ambiente (Narisetty et al., 2022).
El segundo aspecto está relacionado con mejorar el proceso biotecnológico actual, que depende de costosos cultivos con un solo tipo de bacterias, así como de microorganismos modificados genéticamente. Se propone usar comunidades microbianas, es decir, grupos de microorganismos que ya están presentes en los residuos y que ofrecen ventajas significativas al aprovechar residuos como materia prima y reducir sustancialmente los costos de producción.
El tercer aspecto de esta revolución es la aplicación de herramientas avanzadas de disciplinas como la ingeniería metabólica o la biología de sistemas. Por ejemplo, el uso de herramientas computacionales, tales como modelos matemáticos que permiten una comprensión más detallada del proceso de producción. Estos modelos, que describen el metabolismo de organismos o comunidades microbianas, son fundamentales para formular y probar estrategias que mejoren la eficiencia de los procesos biotecnológicos.
Los proyectos de investigación en los que trabajan estudiantes e investigadores del Instituto de Ingeniería de la UNAM prometen transformar la producción de ácido succínico, haciéndola más eficiente y sostenible (Figura 2). Además, estos proyectos expanden nuestros horizontes en la comprensión de los procesos de producción. Estamos en el umbral de una nueva era en la interfaz de la biotecnología y la economía circular, en la cual la innovación no sólo se traduce en beneficios económicos, sino también en un impacto positivo en nuestro entorno y en la seguridad alimentaria mundial. Con estos avances, estamos dando pasos significativos hacia un futuro en el que la ciencia y la sostenibilidad se entrelazan para crear soluciones inteligentes y respetuosas con el medio ambiente.
Referencias
Dickson, R., Mancini, E., Garg, N., Woodley, J.M., Gernaey, K. V., Pinelo, M., Liu, J., Mansouri, S.S., 2021. Sustainable bio-succinic acid production: superstructure optimization, techno-economic, and lifecycle assessment. Energy Environ. Sci. 14, 3542–3558. https://doi.org/10.1039/d0ee03545a
Narisetty, V., Okibe, M.C., Amulya, K., Oreoluwa Jokodola, E., Coulon, F., Kumar Tyagi, V., Lens, P.N.L., Parameswaran, B., Kumar, V., 2022. Technological advancements in valorization of second generation (2G) feedstocks for bio-based succinic acid production. Bioresour. Technol. 360, 127513. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127513
El doctor Miguel Ángel Vital Jácome es investigador en el Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA), del Instituto de Ingeniería de la UNAM, Unidad Académica Juriquilla.
Contacto: MVitalJ@iingen.unam.mx
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