Fermentación en Estado Sólido y bioproductos

En el grupo GICOM, hemos explorado la producción de biosurfactantes mediante la bioconversión de residuos de la industria alimentaria a través de la fermentación en estado sólido. Específicamente, hemos estudiado la producción de soforolípidos, un glicolípido con múltiples aplicaciones ambientales, agrícolas, en productos de limpieza o higiene personal, e industria cosmética, entre otros. Este compuesto se puede producir mediante la fermentación de sustratos ricos en aceites y/o azúcares. Por ejemplo, el pan prensado proveniente de industrias de refinado de aceites comestibles (girasol, maíz, etc.) tiene un gran potencial como fuente de carbono hidrofóbico para la levadura Starmerella bombicola, productora de estos biosurfactantes. También se ha demostrado la viabilidad de la producción a partir de hidrolizados de residuos urbanos o industriales. Mediante la optimización de las condiciones del proceso y la selección de soportes a escala de laboratorio, hemos logrado una productividad prometedora de aproximadamente 3 g de SL (sophorolipidos) por litro por día. El proceso se ha escalado con éxito a un volumen real de 60 litros. Con el fin de desarrollar este proceso a escala comercial, estamos mejorando los procedimientos de recuperación de SLs de la matriz sólida y explorando estrategias avanzadas de operación y control de procesos para una escalabilidad exitosa. Además, estamos llevando a cabo estudios de viabilidad económica y ambiental del proceso. El proceso desarrollado es extrapolable a la producción de otros biosurfactantes glicolípidos producidos por levaduras sobre fuentes de carbono análogas.

Los agentes de biocontrol pueden reemplazar total o parcialmente a los pesticidas químicos tradicionales, son efectivos contra una variedad considerable de plagas y no tienen efectos dañinos para los seres humanos, animales o el ecosistema. Algunos de estos biopesticidas son de origen microbiano, producidos por bacterias y hongos. Estos microorganismos pueden crecer en condiciones controladas en sustratos sólidos de diferentes orígenes mediante un proceso conocido como fermentación en estado sólido. Este proceso permite aprovechar materiales residuales como sustrato, reduciendo su costo al tiempo que constituye una forma de valorización.

Bacillus thuringiensis es una bacteria que produce una endotoxina con efecto en el tracto digestivo de las larvas de algunos insectos plagas. Beauveria bassiana es un hongo entomopatógeno con efectos letales sobre numerosas plagas, mientras que Trichoderma harzianum ha demostrado efectos fungicidas. Estos tres microorganismos se comercializan actualmente como base de diferentes productos biopesticidas.

El Grupo de Investigación en Compostaje (GICOM) trabaja con Bacillus thuringiensis, Beauveria bassiana y Trichoderma harzianum utilizando residuos de diversas procedencias para producir tanto un compost con efecto biopesticida como un extracto líquido también con estas propiedades. Estamos trabajando tanto con residuos agroindustriales (paja de arroz, residuos de fibras de bebidas vegetales derivadas de arroz o soja, bagazo de cerveza) como con restos de poda y fracción orgánica de residuos municipales de recogida selectiva como sustratos para el crecimiento y esporulación de estos microorganismos. El proceso se ha llevado a cabo con éxito a escala semi-piloto, en reactores de 22 litros en el caso de los hongos y de hasta 290 litros en el caso de la bacteria. El residuo se prepara para la fermentación mediante una etapa previa de esterilización y mezcla con un agente estructurante para asegurar un correcto contacto con el oxígeno (el proceso es aerobio). Los tiempos de fermentación son variables según el microorganismo utilizado, desde 48 horas en el caso de B. thuringiensis, hasta 8 días para T. harzianum.

En el contexto de mejorar la agricultura sostenible, los bioestimulantes desempeñan un papel prometedor. Los bioestimulantes son productos que estimulan el crecimiento de las plantas, mejorando características como la eficiencia en el uso de nutrientes, la resistencia a estrés biótico y abiótico, y la disponibilidad de nutrientes en el suelo o rizosfera. Una amplia gama de sustancias y microorganismos pueden ser utilizados como bioestimulantes. Entre ellos, las cepas del hongo Trichoderma se han utilizado predominantemente como bioestimulantes debido a su capacidad para controlar fitopatógenos fúngicos y mejorar la tolerancia de las plantas ante el estrés abiótico.

La auxina es una hormona vegetal que puede ser producida por las plantas y los microorganismos. Específicamente, la auxina es uno de los metabolitos producidos por los hongos como mediador para interactuar con la planta. El ácido indol-3-acético (IAA) es la forma más común de auxina.

El Grupo de Investigación en Compostaje (GICOM) está trabajando con Trichoderma harzianum para la producción de IAA utilizando residuos verdes como sustrato.