Descripción del proyecto
ACTUALMENTE EXISTE UNA NECESIDAD IMPERIOSA, DE SUSTITUCION DE LOS ACTUALES PROCESOS PRODUCTIVOS POR ALTERNATIVAS AMBIENTALMENTE SOSTENIBLES, QUE IMPLIQUEN EL APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS PROBLEMATICOS PARA EL AMBIENTE COMO MATERIA PRIMA, CON EL FIN DE MINIMIZAR LAS EMISIONES DE CARBONO A LA ATMOSFERA Y LOGRAR UNA ECONOMIA CIRCULAR. MUCHOS DESECHOS PUEDEN TRANSFORMARSE EN BIOGAS (UNA MEZCLA DE CH4 Y CO2) A TRAVES DE LA DIGESTION ANAEROBICA. EL CH4 RESULTANTE TIENE EL POTENCIAL DE SER UTILIZADO COMO MATERIA PRIMA PARA LA PRODUCCION DE PRODUCTOS QUIMICOS DE MAYOR VALOR, CON LA AYUDA DE MICROORGANISMOS METANOTROFICOS. EN ESTE PROYECTO PROPONEMOS UTILIZAR LOS RESIDUOS GENERADOS EN LAS PISCIFACTORIAS PARA PRODUCIR CH4 MEDIANTE DIGESTION ANAEROBIA Y TRANSFORMARLO POSTERIORMENTE EN FORMALDEHIDO (CH2O). EL FORMALDEHIDO SE USA AMPLIAMENTE EN PISCIFACTORIAS COMO DESINFECTANTE. ESTE COMPUESTO NORMALMENTE SE PRODUCE INDUSTRIALMENTE POR OXIDACION CATALITICA DE METANOL Y LAS PISCIFACTORIAS LO COMPRAN A UN PRECIO ELEVADO. EN EL PROYECTO FORMALCIRCULAR PRETENDEMOS EXPLORAR LA VIABILIDAD TECNICA DE UTILIZAR BIOGAS PROCEDENTE DE LA DIGESTION ANAEROBIA DE RESIDUOS PRODUCIDOS IN SITU, COMO MATERIA PRIMA PARA LA PRODUCCION DE FORMALDEHIDO A PARTIR DE MICROORGANISMOS METANOTROFICOS. ESTA TRANSFORMACION DE METANO EN FORMALDEHIDO SE LOGRARA MEDIANTE LA ELIMINACION DE UN GEN EN LA BACTERIA METHYLOMICROBIUM ALCALIPHILUM. ESTE MICROORGANISMO, CUANDO CRECE USANDO METANO COMO ENERGIA COMO FUENTE DE CARBONO (Y EN AUSENCIA DE WOLFRAMIO EN EL MEDIO DE CRECIMIENTO), TRANSFORMA MAS DEL 40% DEL METANO ASIMILADO EN ACIDO FORMICO (ESTO SE HA OBSERVADO EN UNA INVESTIGACION ANTERIOR DE NUESTRO GRUPO). UTILIZANDO UN MODELO METABOLICO A ESCALA DEL GENOMA DEL MICROORGANISMO EN CUESTION, SE HA DETERMINADO QUE EL FORMALDEHIDO RESULTANTE DE LA OXIDACION DEL METANO SE DIVIDE ENTRE LA HEXULOSA-6-FOSFATO SINTASA (LA VIA DE ASIMILACION DEL METANO CARACTERISTICA DE LOS METANOTROFOS DE TIPO I) Y LA 2-DESHIDROPANTOATO FORMALDEHIDO-LIASA (EC 2.1. 2.11), QUE CONDENSA EL FORMALDEHIDO CON 3-METIL-2-OXOBUTANOATO PARA PRODUCIR 2-DESHIDROPANTOATO (LO QUE EVENTUALMENTE CONDUCE A LA PRODUCCION DE ACIDO FORMICO DESPUES DE VARIOS PASOS DE REACCION). NUESTRA HIPOTESIS ES QUE LA ELIMINACION DEL GEN QUE CODIFICA LA 2-DESHIDROPANTOATO FORMALDEHIDO LIASA (PEG.696) CONDUCIRA A LA SECRECION DE FORMALDEHIDO SIN AFECTAR EL CRECIMIENTO CELULAR (QUE DEPENDE DE LA RUTA DEL MONOFOSFATO DE RIBULOSA). UNA POSIBLE LIMITACION DEL PROCESO ES LA TOXICIDAD QUE EL FORMALDEHIDO PUEDE TENER SOBRE LAS BACTERIAS. LO QUE LIMITARIA LAS CONCENTRACIONES MAXIMAS ALCANZABLES DEL PRODUCTO EN EL MEDIO DE CRECIMIENTO. PARA MEJORAR LA TOLERANCIA DE METHYLOMICROBIUM ALCALIPHILUM SE LLEVARA A CABO UNA ESTRATEGIA DE ADAPTACION SECUENCIAL. LA MUTACION MENCIONADA ANTERIORMENTE SE INTRODUCIRA EN LAS CEPAS ADAPTADAS. LA VIABILIDAD DE LA CEPA RESULTANTE COMO PRODUCTORA INDUSTRIAL DE FORMALDEHIDO SE EVALUARA POSTERIORMENTE EN BIORREACTORES DE 10 L, UTILIZANDO INICIALMENTE MEZCLAS SINTETICAS DE METANO Y AIRE COMO SUSTRATOS, Y POSTERIORMENTE UTILIZANDO BIOGAS REAL, OBTENIDO DE LA DIGESTION ANAEROBIA DE LODOS DE PISCIFACTORIAS. SE REALIZARAN ENSAYOS DE CAPACIDAD METANOGENICA PARA EVALUAR EL POTENCIAL DE LOS RESIDUOS DE PISCIFACTORIAS PARA GENERAR METANO Y EVALUAR LA VIABILIDAD TECNICA Y ECONOMICA DEL PROCESO. FINALMENTE, SE IMPLEMENTARAN PROCESOS DE SEPARACION BASADOS EN MEMBRANAS PARA PURIFICAR EL FORMALDEHIDO PRODUCIDO. ETANOTROFOS\DESINFECCION\FORMALDEHIDO\INGENIERIA GENETICA\PISCIFACTORIAS\DIGESTION ANAEROBIA