Universidad central del ecuador facultad de ciencias quimicas laboratorio de biotecnologíA






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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

LABORATORIO DE BIOTECNOLOGÍA


CAHUASQUÍ LUNA JIMENA

04 DE ABRIL DE 2011

BIOMASA


Biomasa es la producción acelarada de microorganismos mediante cultivos controlados (levaduras, bacterias, hongos y algas) usando sustratos tradicionales (almidón, sacarosa, salvado, harina de pescado, etc), y no tradicionales (petróleo, gas natural, etanol. Etanol, alcanos, desperdicios agrícolas, pecuarios y forestales).El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir, al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos. La energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo..

Dado el contenido proteínico de los microorganismos y su productividad el principal interés por la biomasa reside en la obtención de proteínas bautizada como proteína unicelular.

La biomasa puede expresarse en unidades de peso o de masa como, por ejemplo, el peso seco de los organismos —peso de los tejidos sin considerar el agua que contienen— por metro cuadrado o cúbico. También pueden utilizarse unidades de energía, que suelen ser kilocalorías (también denominadas calorías).

TIPOS DE BIOMASA


Existen diferentes tipos de biomasa que pueden ser utilizados como recurso energético.

  • BIOMASA NATURAL

Es la que se produce en la naturaleza sin ninguna intervención humana. El problema que presenta este tipo de biomasa es la necesaria gestión de la adquisición y transporte del recurso al lugar de utilización.

  • BIOMASA RESIDUAL (SECA y HÚMEDA)

Son los residuos que se generan en las actividades de agricultura y ganadería, en las forestales, en la industria maderera y agroalimentaria, entre otras y que todavía pueden ser utilizados y considerados subproductos. Como ejemplo podemos considerar el serrín, la cáscara de almendra, el orujillo, las podas de frutales, etc.

Se denomina biomasa residual húmeda a los vertidos llamados biodegradables, es decir, las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente purines).

  • CULTIVOS ENERGÉTICOS

Estos cultivos se generan con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible.

  • Cultivos ya existentes como los cereales, oleaginosas, remolacha, etc.;

  • Lignocelulósicos forestales ( sauces, etc.)

  • Lignocelulósicos herbáceos como el cardo

  • Otros cultivos

Ventajas medioambientales:

  • Disminución de las emisiones de CO2

  • No emite contaminantes sulforados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas.

  • Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminución de residuos.

  • Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos.

  • Permite la introducción de cultivos de gran valor rotacional frente a monocultivos cerealistas.

  • Puede provocar un aumento económico en el medio rural. 

  • Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.

Inconvenientes

  • Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los combustibles fósiles.

  • Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en comparación con los combustibles fósiles.

  • Producción estacional.

  • La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir que ocupa mucho volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte y almacenamiento.

  • Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.




PROCESOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA


Métodos termoquímicos


Combustión: Es oxidación de la biomasa por el oxígeno del aire, en esta reacción se libera agua y gas carbónico.

Pirólisis: Se trata de una combustión incompleta a alta temperatura (500ºC) de la biomasa en condiciones anaerobias. Este método libera también un gas pobre, una mezcla de CO , CO2,, H2 y de hidrocarburos ligeros. Este gas puede servir para accionar motores diesel,  para producir electricidad, o para mover vehículos.

Pirólisis flash: Una variante de la pirólisis, se realiza a una temperatura mayor, alrededor de 1.000 ºC, y asegura una gasificación casi total de la biomasa. Se optimiza de esta forma el "gas pobre", puede servir como base para la síntesis de metanol, el cual podría sustituir a las gasolinas para la alimentación de los motores de explosión.

Métodos biológicos.


Fermentación alcohólica: Transforma la biomasa en etanol. Este alcohol se produce por la fermentación de azúcares

Fermentación metánica: Es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias. Se suele utilizar para la transformación de la biomasa húmeda. En los fermentadores, o digestores.




CUANTIFICACIÓN DE BIOMASA


Debido a las diferencias morfológicas de las células, de las formas de crecimiento y de las características de los medios de cultivo no existe una forma única de cuantificar la biomasa. El medio de cultivo es un factor importante a considerar.

Métodos de cuantificación



Métodos Directos de cuantificación



  • Recuento en microscopio

Se realiza en celdas de conteo, las cuales tienen un volumen definido. Es útil solo cuando las células crecen en forma individual. Se puede realizar tinción para determinar las células viables y no viables. Si las células presentan gran movilidad, esto puede interferir en la cuantificación
  • Recuento en Placa

Se basa en el principio que una célula da origen a una colonia. Las células deben crecer en forma individual, no en racimos. La placa debe ser incubada entre 24 y 72 horas. Las células quedan separadas y distribuidas en la superficie de la placa. En una placa estándar (10 cm diámetro) sobre 300 colonias se puede incurrir en errores al contar
  • Contador Coulter

El principio del contador celular se basa en la medida de los cambios en la resistencia eléctrica que se producen cuando una partícula no conductora en suspensión en un electrolito atraviesa un pequeño orificio. Las células deben estar en forma individual y la suspensión diluida. La altura de cada pulso es proporcional al volumen de la partícula. Controlando la cantidad de la suspensión que circula a través del orificio es posible contar y medir el tamaño de las partículas.
  • Citofluorimetro

Se busca lograr pasar las células en forma individual por un conducto. Se detecta el choque del laser con las células. La limpieza debe ser absoluta, para no tapar los capilares ni inducir errores en la medición.
  • Peso Seco

Se toma una muestra húmeda previamente pesada, se seca y se vuelve a pesar, para determinar la cantidad de agua y así obtener la masa seca de microorganismo. Por medio de este método se pueden cuantificar microorganismos filamentosos, aunque se debe cuidar que la muestra debe ser representativa. El tiempo depende de la temperatura, generalmente va entre 8 a 15 horas
  • Turbidimetría

Se basa en la relación entre la absorbancia y la concentración de las especies de la muestra. La absorbancia, es la cantidad de intensidad de luz que absorbe una muestra,

Abs = Ɛ * C * L

Siendo Ɛ el coeficiente de extinción molar, C la concentración y L la longitud atravesada por el haz de luz.

La relación es lineal dentro de cierto rango. Lo que va a estar en relación a la concentración de la muestra y la calidad del equipo (espectrofotómetro). La muestra debe ser homogénea para evitar errores en la lectura. Cuando la muestra está muy concentrada, comienza un efecto de difracción (dispersión de las ondas) de la luz, por lo que el equipo recibe más luz de la que realmente debería pasar.
  • Volumen empacado de Células o peso húmedo

El volumen que ocupan las células está directamente relacionado con la masa celular. Se toma un volumen conocido de muestra, luego se centrifuga, obteniéndose un pellet. El volumen total será el de las células mas el volumen de hueco entre las células. La morfología celular, la presencia de sólidos y la osmolaridad pueden afectar en el resultado obtenido.

La cantidad de líquido retenida puede ser importante, por ejemplo, un pellet de células bacterianas muy empaquetadas puede contener un espacio intercelular que aporta entre el 5-30% del peso, de acuerdo a la forma y deformación celular. Para corregir el peso húmedo se determina la cantidad de líquido que queda retenida en el espacio intercelular luego de una centrifugación, para ello se utilizan soluciones de polímeros no iónicos (como el Dextran) que pueden ingresar en el espacio intercelular pero no pueden atravesar las paredes bacterianas.

Métodos Indirectos de cuantificación


Los métodos indirectos son útiles cuando hay una cantidad importante de sólidos no celulares en el cultivo, o cuando no es posible obtener muestras representativas. Se puede cuantificar el consumo de nutrientes, la generación de productos o moléculas del contenido celular y cambios en parámetros físicos.
Estimaciones químicas

  • Se realizan mediciones de compuestos que se pueden relacionar con la cantidad de células.

  • Se puede medir la cantidad de ribosomas, ARN, carbohidratos, ADN, etc.

  • Otro parámetro que se puede cuantificar es el ATP.

Determinación de ácidos nucleicos: Es una técnica que permite determinar indirectamente la masa de una población bacteriana. Se determina la cantidad existente de un determinado ácido nucleico (generalmente DNA) y a partir de este dato se estima la masa de la población.

Determinación de nitrógeno: Es una técnica que permite determinar indirectamente la masa de una población bacteriana. Existen distintas técnicas para determinar la cantidad de nitrógeno que contiene una muestra con relación al compuesto que se quiera determinar. Puede analizarse el nitrógeno no proteico mediante el NO2-, NO3-, NH4+, el nitrógeno proteico mediante absorción en UV, Reacción de Biuret, Reacción de Lowry, o el nitrógeno total mediante la Digestión de Kjeldahl.

Incorporación de precursores radiactivos: Es una técnica que permite determinar indirectamente la masa de una población bacteriana. En esta técnica se adiciona al medio un compuesto marcado radiactivamente que puede ser incorporado a la célula, y luego se determina la cantidad de marca incorporada por toda la población.
Estimaciones físicas

Uno de los parámetros físicos que se pueden cuantificar es la viscosidad, la cual aumenta a medida que el cultivo se desarrolla. Inicialmente puede estar entre 1 y 2 cp y al finalizar 10^3 cp.

BIBLIOGRAFÍA


  • http://www.invenia.es/biomasa

  • http://books.google.com/books?id=2ctdvBnTa18C&printsec=frontcover&hl=es#v=onepage&q=BIOMASA&f=false

  • http://www.miliarium.com/monografias/energia/E_Renovables/Biomasa/Biomasa.asp

  • Métodos De Cuantificación De Biomasa, Laboratorio De Biotecnología, Universidad De Antioquia, Facultad De Ingenieria Quimica, Medellin –Antioquia

  • http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/SeminarioRecuento.htm

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