La Revolución Industrial provocó grandes cambios tecnológicos, económicos, sociales y culturales, que conllevaron, entre otros, la aparición de la contaminación y la generación de residuos procedentes de la industria y la producción energética ―polímeros plásticos, disolventes químicos, metales, residuos radioactivos o gases de efecto invernadero. Éstos han dado lugar a impactos significativos en los ecosistemas y en nuestra salud, y a pesar de los avances tecnológicos y las estrategias de gestión dirigidas a minimizarlos, según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP) se estima que causan 19 millones de muertes prematuras a nivel mundial.

Científicos de la UPF participan en el proyecto europeo MADONNA (Microbial deployment of new-to-nature chemistries for refactoring the barriers between living and non-living matter), cuyo objetivo es erradicar los residuos y la contaminación industriales mediante la biología sintética y la biotecnología, y que explorará posibles escenarios para convertir la industria en un proceso sostenible y cíclico. El equipo de la UPF está liderado por Ricard Solé, investigador ICREA del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS) de la UPF e investigador principal del Instituto de Biología Evolutiva (IBE).

Cerrar el círculo

"El planeta Tierra ha evolucionado durante miles de años como un sistema cíclico en equilibrio, mantenido, en última instancia, por la energía solar", explica Solé. La producción industrial, en cambio, puede entenderse como un sistema metabólico artificial en el que las materias primas se convierten en productor. A diferencia del metabolismo biológico o los ciclos geoquímicos del planeta, dichos procesos son unidireccionales y no cíclicos, y generan una gran cantidad de residuos y contaminantes de los que sólo una pequeña fracción es retornada al sistema. MADONNA parte de los principios de la economía industrial circular y propone traslaar reacciones propias de la biología sintética a las industrias con el fin de que los residuos y los contaminantes puedan ser reutilizados y el sistema pase a ser, por tanto, cíclico. Se espera, pues, que MADONNA resulte en un nuevo modelo de industria sostenible en el que los residuos dejarán de ser una carga para convertirse en un valor.

Muchas reacciones químicas, como la captura del dióxido de carbono, se dan de forma natural. Otras, como la degradación del plástico o la fijación del nitrógeno en presencia de oxígeno, se dan en niveles insignificantes o fuera de la naturaleza. El cambio de paradigma propuesto implica introducir, en las redes biológicas, reacciones químicas que no están presentes en la naturaleza pero que son propias de la industria o de la ingeniería química. "Con MADONNA rediseñaremos o, incluso, crearemos reacciones químicas que no existen en la naturaleza para recuperar los daños ejercidos sobre la biosfera y para frenar el impacto que la actividad humana sigue ejerciendo sobre ella", asegura Solé.

Tal y como señalan los investigadores, "que nuestra sociedad se mantenga depende, por un lado, del desarrollo de nuevos productos capaces de llevar a cabo, de forma respetuosa con el medio ambiente y con un coste energético mínimo, procesos que pertenecen al ámbito de la ingeniería química; y, por otra parte, de la limitación de las emisiones de gases de efecto invernadero y residuos químicos que deterioran nuestro planeta". El proyecto MADONNA quiere hacer frente a este reto llevando los procesos productivos hacia un metabolismo bioquímico, y alejándolos del metabolismo meramente industrial y ajeno a los procesos biológicos.

"El proyecto tendrá un efecto transformador en la química industrial. Al combinar las disciplinas de la biología, la química y la ingeniería en el ámbito de la industria, MADONNA cambiará radicalmente el panorama de la innovación biotecnológica", concluye Solé.

El proyecto MADONNA tendrá una duración de cuatro años y un presupuesto total de cerca de tres millones de euros. Liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), será ejecutado por un consorcio de científicos de diferentes países. La financiación proviene de la convocatoria FET Open – Future and Emerging Technologies, que forma parte del programa Horizon 2020 de la Comisión Europea. La convocatoria está dirigida a líneas de investigación revolucionarias que se caractericen por la combinación de ciencias multidisciplinares avanzadas con ingenierías de vanguardia.

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