RESUMEN ANÁLISIS DE INTELIGENCIA TECNOLÓGICA SOBRE BIOCATALIZADORES – BIODIESEL

ELABORADO POR: M.A. Alejandra Navarro Hurtado y Dra. Norma Angélica Paniagua Buelnas

INSTITUCIÓN: Dirección Adjunta de Vinculación y Transferencia de Tecnología, CIATEJ

FECHA: Actualización Enero 2020

La biocatálisis como tecnología alternativa a la catálisis química tradicional tiene cada vez mayor impulso; el uso de biocatalizadores, ya sea enzimas aisladas o sistemas de células completas, permite acelerar reacciones químicas bajo condiciones controladas, para transformar compuestos orgánicos en productos de interés industrial.

El uso de enzimas o de sistemas de células completas como biocatalizadores constituye una herramienta clave de la biotecnología blanca, la cual es considerada uno de los conductores clave de la tecnología para el crecimiento de la bioeconomía. La biocatálisis y el uso de biocatalizadores es cada vez más una herramienta clave dentro de sectores como la industria alimentaria, la industria cosmética, la industria textil, la industria de la pulpa y el papel, entre otros.

El tema de las energías limpias, renovables y que cubran las necesidades de abastecimiento de energéticos se ha colocado en los primeros lugares de prioridad a nivel mundial a fin de contrarrestar el impacto ambiental ocasionado por el consumo de los combustibles convencionales derivados del petróleo. Tanto en el sector académico como en el sector industrial se cuenta a la fecha con una diversidad de desarrollos tecnológicos que han tenido como objetivo primordial el desarrollo de biocombustibles a partir de fuentes alternativas. En este sentido, la biocatálisis ha representado una poderosa herramienta dentro de la Biotecnología Blanca, particularmente en relación a la producción de biocombustibles, y que como refleja el estado de la técnica ha tenido fuerte impacto en el desarrollo de diversas tecnologías en los últimos 10 años; y se ha mantenido un interés permanente en investigación e inversión orientados a esta temática. De acuerdo con la información proporcionada en el informe, se encontró que en el estado de la técnica existe un universo de documentos de patente que comprenden los conceptos de biocatálisis (3,011 familias), biocatalizadores incluyendo lipasas (951 familias), esterasas (238 familias), células completas (297 familias), biodiesel (473 familias), y biodiesel de levaduras oleaginosas (304 familias).

De manera general China y Estados Unidos son los países que han mostrado una constante actividad líder en la protección de este tipo de tecnologías. En México por otra parte, aunque es un país en donde están protegiendo sus tecnologías empresas transnacionales como Terravia holdings, Trans Biodisesel, Royal DSM, Purecircle, Danisco, Basf, Verenium, entre otras, no se observa la participación por parte de empresas mexicanas, y aunque escasa, se observa la participación de IE’s y CPI’s de México como la Universidad Autónoma Metropolitana, la Universidad Autónoma de Nuevo León y el CIATEJ.

A nivel global, las ramas tecnológicas a las que se ha apostado mayormente en términos de PI son, por una parte, aquellas dirigidas a los procesos de fermentación que pueden ser utilizados para la transformación de fuentes de carbono renovables en productos bioactivos por medio del uso de biocatalizadores, ya sea del tipo de enzimas purificadas como es el caso de las lipasas y esterasas, o bien mediante el empleo de sistemas de células completas. Y, por otra parte, a tecnologías cuyo propósito es el de síntesis, mediada por enzimas o células completas, de una diversidad de compuestos químicos y de composiciones. Así, la tecnología de la biocatálisis y los biocatalizadores se ha permeado en áreas como la química orgánica industrial, el desarrollo de medicamentos, así como de equipos y reactivos de laboratorio, la bio-remediación de aguas residuales, el aprovechamiento de residuos industriales mediante procesos fermentativos, entre otros.

Del total de las invenciones revisadas, en cuanto a número de solicitudes ingresadas en todo el mundo, Basf, Verenium Corp, y Terravia Holdings Inc, son las empresas con mayor participación; aunque también en la búsqueda de protección a nivel internacional de invenciones relacionadas a los temas aquí tratados destacan empresas como Roche Holding Ltd, Codexis, BP P.L.C., Royal DSM, Danisco, Corbion Biotech Inc., Novozymes y Du Pont.

Los temas de biocatálisis, biocatalizadores y producción de biodiesel se mantienen vigentes, y se reconocen como opciones altamente deseables para reemplazar el consumo de combustibles fósiles, por una parte responsables de la generación y emisión de gases con efecto invernadero y por otra finalmente recursos finitos; sin embargo, la total implementación de este tipo de tecnologías a la fecha no se logra concretar al no ser suficientemente rentable en términos costo-beneficio para posicionarse exitosamente en el mercado. A la fecha se ha hecho frente a numerosos obstáculos incluyendo disminuir costos de producción de la biomasa, optimizar los diseños de los biorreactores, seleccionar y manipular óptimamente los sistemas de biocatálisis, desarrollar procesos de extracción y purificación de aceites y subproductos, entre otros. Estos retos tecnológicos han dado lugar a una abundante cantidad de desarrollos tecnológicos en los últimos años, como se refleja en el estado de la técnica aquí reportado, aunque en los últimos 5 años la actividad de protección de nuevos desarrollos tecnológicos ha disminuido, de manera general a nivel global y siendo más evidente en el caso de China y Estados Unidos, países en donde anteriormente se mostró una actividad intensa. Esta baja en la actividad debe ser analizada con mayor detalle para detectar los nuevos retos que hay que vencer para aprovechar estos nichos de oportunidad en la carrera tecnológica del desarrollo de biocatalizadores y de procesos de producción de biodiesel.

Bibliografía

[1] TORRES, Eduardo, SANDOVAL, Georgina, et al: INFORME TÉCNICO – RED BIOCATEM (PROYECTO 245413) – ANEXO 3 .2; 2015.

[1] Karina de Godoy Daiha, Renata Angel2, Sabrina Dias de Oliveira, Rodrigo Volcan Almeida, Are Lipases Still Important Biocatalysts? A Study of Scientific Publications and Patents for Technological Forecasting, June 2015, DOI:10.1371/journal.pone.0131624

^ivTejada et al. 2013. http://www.scielo.org.co/pdf/luaz/n36/n36a02.pdf)

Illanes A, Cauerhff A., Wilson L., Castro G.R. (2010). Recent trends in biocatalysis engineering. Bioresource Technology. V.115:4857

Arroyo M., Acebal C., de la Mata I. 2014. Biocatálisis y Biotecnología. ARBOR Ciencia, Pensamiento y Cultura. V.190-768. a156. ISSN-L:0210-1963. Doi:http://dx.doi.org/10.3989/arbor.2014.768n4010

Choi J., Han S., Kim H. 2015. Industrial applications of enzyme biocatalysis: Current status and future aspects. Biotechnology advances. V.33:1443-1454. http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2015.02.014