Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector ... - Fedit

Observatorio Industrial del
Sector Químico
TENDENCIAS EN EL USO DE LA
BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR QUÍMICO
Subsectores CNAE:
203−Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos similares;
tintas de imprenta y masillas
204−Fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de
limpieza y abrillantamiento. Fabricación de perfumes y cosméticos
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico FECHA: 14/12/2009
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INDICE
INDICE ........................................................................................................................................ 2
1. NOTA................................................................................................................................... 4
2. DEFINICIONES BÁSICAS................................................................................................. 5
2.1. CNAE-2009 ................................................................................................................. 5
2.2. Subsector 203 (CNAE-2009)....................................................................................... 5
2.3. Subsector 204 (CNAE-2009)....................................................................................... 6
3. RESUMEN EJECUTIVO .................................................................................................... 7
4. INTRODUCCIÓN................................................................................................................ 9
5. DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO. OBJETIVOS............................................................. 12
6. METODOLOGÍA............................................................................................................... 13
7. USOS ACTUALES Y TENDENCIAS EMERGENTES DE LA BIOTECNOLOGÍA..... 14
7.1. 203−Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos similares; tintas de imprenta
y masillas ................................................................................................................................ 14
7.1.1. Disolventes de origen biotecnológico ............................................................... 14
7.1.2. Ingredientes y procesos biotecnológicos para pinturas y revestimientos.......... 15
7.1.3. Enzimas en pinturas y revestimientos ............................................................... 19
7.1.4. Pigmentos de origen natural para tintas ............................................................ 20
7.2. 204−Fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de limpieza y
abrillantamiento. Fabricación de perfumes y cosméticos ....................................................... 22
7.2.1. Glicerol.............................................................................................................. 22
7.2.2. Enzimas de uso en detergentes.......................................................................... 27
7.2.3. Enzimas y microorganismos para tratamientos de limpieza de superficies ...... 30
7.2.4. Biotensioactivos ................................................................................................ 33
7.2.5. Fragancias y aromas de origen biotecnológico ................................................. 37
7.2.6. Ingredientes para artículos de higiene y cuidado personal................................ 41
7.2.7. Enzimas en cosmética ....................................................................................... 43
7.2.8. Cosmética: dihidroxiacetona como bronceador ................................................ 44
7.2.9. Cosmética: ácido hialurónico............................................................................ 45
7.2.10. Cosmética: α-hidroxiácidos .............................................................................. 47
7.2.11. Cosmética: otros ingredientes de origen biotecnológico................................... 48
8. ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS TENDENCIAS TECNOLÓGICAS
EMERGENTES Y LAS LÍNEAS CONTEMPLADAS EN EL PLAN NACIONAL DE I+D+I
2008-2011 ................................................................................................................................... 52
8.1. Análisis del Plan Nacional de I+D+I ......................................................................... 52
8.1.1. Acción Estratégica de Biotecnología ................................................................ 52
8.1.2. Acción Estratégica de Nanociencia y Nanotecnología, Nuevos Materiales y
Nuevos Procesos Industriales ............................................................................................. 54
8.2. Análisis de convocatorias concretas de concesión de ayudas derivadas del Plan
Nacional de I+D+I .................................................................................................................. 55
9. BARRERAS PARA LA ADOPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS EMERGENTES ........ 57
9.1. Barreras regulatorias, normativas y legislativas ........................................................ 57
9.2. Barreras económicas.................................................................................................. 57
9.3. Barreras estructurales................................................................................................. 58
9.4. Barreras sociales ........................................................................................................ 59
10. INSTRUMENTOS DE FINANCIACIÓN PÚBLICA APLICABLES AL SECTOR... 60
10.1. Administración General del Estado....................................................................... 61
10.1.1. Líneas Instrumentales de Actuación ................................................................. 62
10.1.2. Acciones Estratégicas........................................................................................ 65
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 2/80

10.2. Comunidades Autónomas...................................................................................... 66
10.3. Entidades Locales y Universidades ....................................................................... 68
10.4. Unión Europea....................................................................................................... 68
11. CONCLUSIONES ......................................................................................................... 70
12. RECOMENDACIONES ................................................................................................ 73
13. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................ 74
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TENDENCIAS EN EL USO DE LA
BIOTECNOLOGÍA EN EL SECTOR QUÍMICO
Subsectores CNAE: 203−Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos
similares; tintas de imprenta y masillas
204−Fabricación de jabones, detergentes y otros artículos
de limpieza y abrillantamiento. Fabricación de perfumes y
cosméticos
1. NOTA
Este trabajo ha sido encargado por el Observatorio Industrial del Sector Químico
del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (MITYC) a propuesta de FEDIT-LEIA-
CIDEMCO para analizar las tendencias existentes en I+D+i en biotecnología y su
relación con el Sector Químico, con el fin de poner de manifiesto la situación de
España en este campo e identificar las barreras existentes para la implantación de
estas tecnologías. A partir de este análisis se realizan una serie de recomendaciones
tanto para eliminar las citadas barreras como para definir la intensidad de la
financiación necesaria en la I+D+i del sector para ser competitivos.
El estudio ha sido realizado conjuntamente por Fundación LEIA C.D.T.
(www.leia.es) y Fundación CIDEMCO (www.cidemco.es), y en él han intervenido las
siguientes personas:
• Tomás Roncal (Fundación LEIA CDT) (coordinador)
• José Ramón Ochoa (Fundación LEIA CDT)
• Jesús Torrecilla (Fundación LEIA CDT)
• Javier García Jaca (CIDEMCO)
• Izaskun Garmendia (CIDEMCO)
• Maider Azpeitia (CIDEMCO)
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2. DEFINICIONES BÁSICAS
2.1. CNAE-2009
Con fecha del 1 de enero de 2009 ha entrado en vigor la nueva Clasificación
Nacional de Actividades Económicas CNAE-2009 (1), en sustitución de la anterior
Clasificación, CNAE 93, que databa de 1993. En la nueva Clasificación, entre otros
cambios, han sido modificados los códigos de las actividades y, en algunos casos, sus
denominaciones. En concreto, en relación a los subsectores considerados en este
trabajo, las modificaciones han sido las siguientes (2):
Clasificación Código Actividad
CNAE 93
CNAE-2009
243
245
203
204
Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos similares;
tintas de imprenta y masillas.
Fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de limpieza
y abrillantamiento. Fabricación de perfumes y productos de
belleza e higiene
Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos similares;
tintas de imprenta y masillas
Fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de limpieza
y abrillantamiento. Fabricación de perfumes y cosméticos.
2.2. Subsector 203 (CNAE-2009)
Dentro de este subsector se incluye la “fabricación de pinturas, barnices y
revestimientos similares; tintas de imprenta y masillas”. De acuerdo con la
Clasificación de Productos por Actividad (CPA-2008), los productos incluidos dentro
del subsector de actividad CNAE-2009 número 203 son los siguientes (3):
203 Pinturas, barnices y revestimientos similares, tinta de imprenta y masillas
2030 Pinturas, barnices y revestimientos similares, tinta de imprenta y masillas
20301 Pinturas y barnices a base de polímeros
203011 Pinturas y barnices a base de polímeros acrílicos o vinílicos en un medio acuoso
203012 Pinturas y barnices a base de poliésteres, polímeros acrílicos o vinílicos, en un medio
no acuoso; soluciones
20302 Otras pinturas y barnices y productos afines similares; colores para la pintura artística
y tinta de imprenta
203021 Pigmentos, opacificantes y colores preparados, esmaltes y barnices vitrificables,
enlucidos, lustres líquidos y similares; frita de vidrio
203022 Otras pinturas y barnices; preparados secantes
203023 Colores para la pintura artística, la enseñanza y la pintura de rótulos, colores para
modificar los matices, colores para el esparcimiento y productos similares
203024 Tinta de imprenta
20309 Operaciones de subcontratación que forman parte de la fabricación de pinturas,
barnices y revestimientos similares, tintas de imprenta y masillas
203099 Operaciones de subcontratación que forman parte de la fabricación de pinturas,
barnices y revestimientos similares, tintas de imprenta y masillas
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 5/80

2.3. Subsector 204 (CNAE-2009)
Dentro de este subsector se incluye la “Fabricación de jabones, detergentes y
otros artículos de limpieza y abrillantamiento; fabricación de perfumes y cosméticos”.
De acuerdo con la Clasificación de Productos por Actividad (CPA-2008), los productos
que se encuentran incluidos dentro del subsector de actividad CNAE-2009 número 204
son los siguientes (3):
204 Jabones, detergentes y otros artículos de limpieza y abrillantamiento; perfumes y
cosméticos
2041 Jabones, detergentes y otros artículos de limpieza y abrillantamiento
20411 Glicerol
204110 Glicerol
20412 Aceites orgánicos tensoactivos, excepto el jabón
204120 Aceites orgánicos tensoactivos, excepto el jabón
20413 Jabón, preparados para lavar y limpiar
204131 Jabón y productos orgánicos tensoactivos y preparados para usar como jabón; papel,
guata, fieltro y tela sin tejer, impregnados, recubiertos o revestidos de jabón o
detergente
204132 Detergentes y preparados para lavar
20414 Preparados odoríferos y ceras
204141 Preparados para perfumar o desodorizar ambientes
204142 Ceras artificiales y ceras preparadas
204143 Betunes, lustres y cremas para calzado, muebles, pisos, carrocerías, vidrio o metal
204144 Pastas, polvos y demás preparaciones para fregar
20419 Operaciones de subcontratación que forman parte de la fabricación de jabones,
detergentes y otros artículos de limpieza y abrillantamiento
204199 Operaciones de subcontratación que forman parte de la fabricación de jabones,
detergentes y otros artículos de limpieza y abrillantamiento
2042 Perfumes y cosméticos
20421 Perfumes y preparados de tocador
204211 Perfumes y aguas de tocador
204212 Preparados de cosméticos para los labios o los ojos
204213 Preparados para las manos o los pies
204214 Polvos de uso cosmético o de tocador
204215 Preparados de belleza, maquillaje y para el cuidado de la piel (incluidos los
bronceadores) n.c.o.p.
204216 Champúes, lacas para el cabello, preparados para la ondulación o desrizado
permanentes
204217 Lociones y otras preparaciones para el cabello n.c.o.p.
204218 Preparados para la higiene bucal o dental (incluidos las cremas y los polvos para la
adherencia de las dentaduras), hilo dental
204219 Preparados para el afeitado; desodorantes corporales y antitranspirantes; preparados
para el baño; otros preparados de perfumería, cosmética o tocador n.c.o.p.
20429 Operaciones de subcontratación que forman parte de la fabricación de perfumes y
cosméticos
204299 Operaciones de subcontratación que forman parte de la fabricación de perfumes y
cosméticos
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3. RESUMEN EJECUTIVO
Continuando con la serie de informes sobre las tendencias en el uso de la
biotecnología en sector químico, el presente estudio se centra en dos nuevos
subsectores, los relativos a la fabricación de pinturas, barnices y revestimientos
similares, y tintas de imprenta y masillas (subsector 203, según la nueva notación de la
CNAE 2009), y a la fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de limpieza y
abrillantamiento, y fabricación de perfumes y cosméticos (subsector 204). La
aplicación de la biotecnología en muchas de las áreas incluidas en estos subsectores
no está quizás tan extendida como en otros sectores (productos químicos básicos,
pesticidas y agroquímicos química fina, etc.), lo cual no quiere decir que la
biotecnología industrial no ofrezca un gran potencial de desarrollo también en estos
campos de la industria química, como así va a quedar demostrado.
En este informe se realiza un recorrido por algunas de las principales aplicaciones,
incluidas en los subsectores arriba indicados, en las que la biotecnología puede
ofrecer una alternativa. En algunos casos se trata de usos ya perfectamente
establecidos a nivel industrial, demostración de sus ventajas sobre los procesos
químicos tradicionales, bien desde el punto de vista de su rentabilidad, concepto en el
que se incluyen las cuestiones económicas y de sostenibilidad, o bien por tratarse de
productos de difícil o imposible obtención por otras vías no biotecnológicas. En otros
casos, se trata de propuestas prometedoras, pero que todavía se encuentran en una
etapa muy temprana de su desarrollo, y que necesitan de un recorrido más o menos
prolongado para poder llegar a ser productos comerciales. A partir de este estudio
prospectivo se realiza, a continuación, una comparación de las tendencias
identificadas con las líneas de investigación contempladas en el Plan Nacional de
I+D+I 2008-2011. A continuación se pretende realizar una reflexión para tratar de
identificar las barreras existentes para el desarrollo e implantación de tales
tecnologías, y se hace una descripción de los instrumentos públicos de financiación
aplicables al sector. Finalmente, partiendo de todo lo anterior se derivan una serie de
conclusiones y recomendaciones.
En el apartado USOS ACTUALES Y TENDENCIAS EMERGENTES DE LA
BIOTECNOLOGÍA se realiza una descripción de diversos productos biotecnológicos
(bioproductos), tanto los ya establecidos a nivel industrial y comercial como aquellos
que se encuentran todavía en fases más tempranas de desarrollo, pertenecientes a los
dos subsectores incluidos en el ámbito de este estudio. Dentro del subsector
203−Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos similares, y tintas de imprenta
y masillas se hace mención a los siguientes productos: disolventes de origen
biotecnológico, ingredientes y procesos biotecnológicos para pinturas y revestimientos,
enzimas en pinturas y revestimientos, y pigmentos de origen natural para tintas. En
relación al subsector 204−Fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de
limpieza y abrillantamiento, y fabricación de perfumes y cosméticos se incluyen
referencias a glicerol, enzimas de uso en detergentes, enzimas y microorganismos
para tratamientos de limpieza de superficies, biotensioactivos, fragancias y aromas de
origen biotecnológico, ingredientes para artículos de higiene y cuidado personal, y
diversos ingredientes para productos cosméticos (enzimas, dihidroxiacetona como
bronceador, ácido hialurónico, α-hidroxiácidos, y otros).
El apartado ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS TENDENCIAS TECNOLÓGICAS
EMERGENTES Y LAS LÍNEAS CONTEMPLADAS EN EL PLAN NACIONAL DE
I+D+I 2008-2011 tiene por objeto realizar un análisis de los contenidos científicotecnológicos
del Plan Nacional de I+D+I, es decir, de las líneas de investigación
prioritarias que en él se contemplan, y compararlo con las tendencias tecnológicas
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 7/80

identificadas en el apartado anterior. En general, no se encuentra en el Plan Nacional
de I+D+I una clara y explícita concreción y desarrollo de las líneas prioritarias de
investigación, no sólo referidas a la biotecnología, sino en ningún otro campo, que
deben seguirse en cada una de las áreas científicas.
En el apartado BARRERAS PARA LA ADOPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS
EMERGENTES se ha pretendido realizar una recopilación y análisis de las diferentes
barreras detectadas para el desarrollo de la I+D. Muchas de ellas son generales, es
decir, afectan por igual a todas las áreas temáticas y disciplinas científicas; otras, en
cambio, son más específicas de la biotecnología. Con el ánimo de no repetir lo ya
indicado en el informe correspondiente al año 2008, y teniendo en cuenta que la gran
mayoría de las barreras detectadas, si no todas, continúan siendo válidas, en el
informe actual únicamente se incide, por un lado, en aquellas barreras generales para
las cuales se ha observado alguna variación de un año a otro y, por otro lado, en las
barreras encontradas que son específicas de las aplicaciones biotecnológicas
relacionadas con los subsectores industriales considerados en este informe.
En el siguiente apartado, INSTRUMENTOS DE FINANCIACIÓN PÚBLICA
APLICABLES AL SECTOR, tras un análisis de los fondos públicos dedicados en 2009
a la financiación de la I+D+I, se realiza una exposición de los principales instrumentos
públicos de financiación de la I+D+I disponibles a los que puede acceder el sector de
la biotecnología industrial o blanca. De las diversas fuentes de financiación pública,
Administración General del Estado, Comunidades Autónomas, Entidades Locales,
Universidades, y Unión Europea, la primera de ellas es la más importante por volumen
de fondos movilizados.
Por último, el estudio finaliza con dos breves apartados de CONCLUSIONES y
RECOMENDACIONES. En el primero de ellos, a partir de todos los datos recopilados
y analizados a lo largo de todo el informe, se realiza un resumen o recapitulación de
las cuestiones de mayor importancia tratadas. En el segundo, por su parte, se
plantean una serie de recomendaciones genéricas cuyo propósito es impulsar la
utilización industrial de la biotecnología, intentar derribar las barreras existentes para
su uso, y definir las necesidades de financiación para su adecuado desarrollo.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 8/80

4. INTRODUCCIÓN
En el informe del año 2008 sobre las tendencias en el uso de la biotecnología en el
sector químico el estudio se centraba en los subsectores de fabricación de productos
químicos básicos y pesticidas y otros agroquímicos (4). Estas aplicaciones, sobretodo
la primera, son posiblemente algunas de las más desarrolladas a nivel industrial y más
conocidas por el público en general. Sin embargo, la biotecnología abarca un ingente
número de aplicaciones posibles y ofrece una gran cantidad de posibilidades que
cubren a la práctica totalidad de los sectores industriales, incluidos los diferentes
subsectores de la industria química.
Así, continuando con la serie de informes sobre las tendencias en el uso de la
biotecnología en sector químico, el presente estudio se centrará en dos nuevos
subsectores, los relativos a la fabricación de pinturas, barnices y revestimientos
similares, y tintas de imprenta y masillas (subsector 203, según la nueva notación de la
CNAE 2009), y a la fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de limpieza y
abrillantamiento, y fabricación de perfumes y cosméticos (subsector 204). Se trata de
dos subsectores, especialmente el primero, que han estado dominados
tradicionalmente por procesos de producción de tipo químico, en los que las materias
primas procedían mayoritariamente de recursos fósiles y, por tanto, no renovables. En
algunos casos, como ocurre con los perfumes y productos cosméticos, han tenido
también gran importancia los procesos de extracción de los ingredientes a partir de
fuentes naturales, principalmente de origen vegetal, si bien esta actividad está viendo
gradualmente reducida su importancia por la limitada disponibilidad de las materias
primas naturales necesarias.
Los graves problemas, sobretodo medioambientales, asociados a la mayoría de
los procesos químicos, junto con la masiva utilización de materias primas no
renovables, han impulsado la búsqueda de alternativas más sostenibles que,
manteniendo o incluso superando la eficiencia de los procesos químicos tradicionales,
sean más respetuosos con el medio ambiente, utilicen de un modo más racional los
recursos disponibles, generen menos residuos y utilicen preferentemente materias
primas renovables de biomasa. Y entre las alternativas disponibles, la biotecnología se
presenta como una de las más prometedoras, ya que cumple sobradamente con los
criterios de sostenibilidad.
En relación al subsector 203 (pinturas, barnices y revestimientos similares, y tintas
de imprenta y masillas), como se ha indicado, los procesos de producción se
encuentran dominados por tecnologías de tipo químico a partir de materias primas
petroquímicas. La contribución de la biotecnología en este subsector es todavía
ciertamente reducida y mayormente desconocida para el público en general, lo cual no
significa en absoluto que se trate de un coto cerrado para este tipo de tecnologías, ya
que las oportunidades de aplicación existen y cada vez están siendo más utilizadas, si
bien su introducción va más lenta de lo que sería deseable.
En el área de pinturas, barnices y revestimientos similares, por ejemplo, se dispone
de algunos ejemplos de aplicaciones biotecnológicas que podrían presentar un gran
potencial de desarrollo. Todos estos productos incluyen en su composición diversos
disolventes, orgánicos en la mayoría de los casos, que cumplen funciones primordiales
en su aplicación. Aunque estos disolventes son mayoritariamente de origen
petroquímico, la biotecnología permite la obtención de algunos de ellos, tales como
etanol, isopropanol, butanol, a partir de materias primas renovables de biomasa.
Mención especial merecen los denominados disolventes verdes, disolventes
medioambientalmente benignos, entre los que destaca el lactato de etilo, cuyos dos
precursores, ácido láctico y etanol, se producen actualmente casi exclusivamente
mediante fermentación.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 9/80

Otros usos incluyen ingredientes alternativos a los empleados actualmente que
pueden ser obtenidos mediante procesos biotecnológicos, caso de los biopolímeros en
sustitución de los aglutinantes poliméricos tradicionales, o nuevos procedimientos de
fabricación de los mismos productos, caso de la síntesis enzimática de ceras en
sustitución de su síntesis química. La utilización de enzimas también encuentra
acomodo en este subsector, no sólo como catalizador en la obtención de ingredientes,
como ocurre en el caso de la fabricación de ceras arriba mencionada, sino también
como integrante de formulaciones de revestimientos, a los que confieren determinadas
propiedades y funciones. Un caso bien conocido es el empleo de enzimas como
ingrediente activo en revestimientos antiincrustaciones.
En el área de tintas de imprenta y masillas no se dispone apenas de referencias a
aplicaciones biotecnológicas, salvo quizás el caso de la producción de pigmentos.
Actualmente la gran mayoría de los pigmentos empleados en los diferentes tipos de
industrias son de tipo sintético. Se conocen, sin embargo, numerosos pigmentos de
origen natural, producidos por diversos organismos vivos, como plantas y
microorganismos. Algunos de estos pigmentos naturales se producen, de hecho, o se
pueden producir, mediante procedimientos biotecnológicos, aunque su uso se ve
prácticamente reducido a los ámbitos alimentario y, en menor medida, textil. Sin
embargo, en principio, sus usos no tendrían porqué reducirse a esas áreas y podrían
ampliarse a otras como las tratadas en este informe.
En lo que respecta al subsector 204 (jabones, detergentes y otros artículos de
limpieza y abrillantamiento, y perfumes y cosméticos), la penetración de la
biotecnología es considerablemente superior a la detectada en el subsector anterior.
Se dispone de una amplia gama de productos comerciales que contienen en su
composición productos biotecnológicos, entre los que destacan por su importancia y
volumen las enzimas.
Uno de los principales productos incluidos dentro de este subsector es el glicerol.
Aunque puede ser producido mediante síntesis química y biológicamente mediante
fermentación, la inmensa mayoría es producida a partir de aceites y grasas, mediante
procesos de hidrólisis (industria oleoquímica) y transesterificación (industria del
biodiesel). Ambos procesos se realizan actualmente mediante catálisis química, si bien
es también posible el empleo de enzimas (lipasas) para llevarlo a cabo. La utilización
de las lipasas se encuentra todavía en una fase muy preliminar ya que, aunque
presenta algunas interesantes ventajas con respecto al procedimiento químico
habitual, debe aún solucionar ciertos problemas que no la hacen aún competitiva.
El área de los productos de limpieza es probablemente el que presenta una mayor
penetración de la biotecnología. Ello se debe en gran medida a la utilización de
enzimas en los detergentes, aplicación que supone cerca de un tercio del mercado
global de enzimas y es, por tanto, la más importante por volumen. La inclusión de
enzimas proporciona a los detergentes importantes ventajas de tipo medioambiental,
ya que permite reducir el uso de otros ingredientes químicos contaminantes, y de
eficiencia, ya que mejoran sus prestaciones. En este área también se incluyen los
tensioactivos de origen biológico, los denominados biotensioactivos, entre cuyos usos
se encuentran los detergentes y otros productos de limpieza, y las formulaciones
cosméticas. Aunque es cierto que su penetración es todavía reducida, se espera que
pueda crecer en el futuro por sus ventajas con respecto a los tensioactivos químicos
actuales, sobretodo las referidas a su baja toxicidad y a su biodegradabilidad. La
utilización de enzimas y microorganismos en la limpieza de superficies,
fundamentalmente la limpieza de suciedad causada por el crecimiento microbiano o
por su actividad biológica, será también tratada.
En este informe no se tratará, en cambio, un aspecto que, en cierto modo, puede
tener alguna relación con los productos de limpieza: la denominada biorremediación.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 10/80

Por remediación se entiende la descontaminación o eliminación de productos tóxicos
presentes en suelos y aguas. La biorremediación sería, en consecuencia, un proceso
de remediación llevado a cabo mediante el uso de microorganismos o productos
derivados de éstos. Se considera que los conceptos de limpieza y biorremediación
poseen connotaciones diferentes, y que el desarrollo del segundo pertenece al ámbito
de la biotecnología ambiental, por lo que su inclusión en este informe no es apropiada.
Por último, el área de la cosmética es una de las que está experimentando un
mayor incremento en la utilización de la biotecnología. Desde la antigüedad se han
venido utilizando preparaciones cosméticas que contaban entre sus ingredientes con
diversos productos naturales de origen biológico, fundamentalmente, aunque no sólo,
derivados de plantas. Con el gran desarrollo de la industria química iniciado en la
década de los años 30 del siglo XX se produjo un cambio masivo de estos productos
naturales por otros obtenidos por síntesis química. A partir de finales del siglo pasado,
a causa del creciente interés de los consumidores por los productos naturales y de la
preocupación por las cuestiones medioambientales y de salud, esta tendencia
comenzó a revertir, y se puso de nuevo la vista sobre los productos naturales. El
hecho de que las legislaciones consideren como productos naturales no sólo a
aquéllos obtenidos a partir de materias primas naturales mediante procedimientos
suaves, sino también a los producidos mediante procedimientos biológicos, ha abierto
de par en par la puerta a la introducción de la biotecnología en esta área. Otro aspecto
importante es que una parte de los ingredientes cosméticos posee actividad biológica,
lo que refuerza aún más el empleo de la biotecnología para producirlos, bien porque
se trate de productos sintetizados de un modo natural en la actividad metabólica de
organismos vivos, o bien porque la especificidad característica de los procesos
biotecnológicos permite obtener específicamente la molécula biológicamente activa
entre el resto de isómeros posibles y no activos. La introducción de ingredientes
biológicamente activos en las formulaciones cosméticas ha provocado que las
relaciones entre las industrias cosmética y farmacéutica se hayan incrementado, hasta
el punto que muchas veces es incluso difícil diferenciar entre unas y otras. De hecho,
por analogía con los productos farmacéuticos, ha surgido toda una gama de nuevos
productos cosméticos a la que se denomina cosmecéutica.
En este área relativa a la cosmética se tratarán diversos productos que pueden
obtenerse mediante procedimientos biotecnológicos y que encuentran un uso cada vez
más importante en las formulaciones cosméticas, entre los que se incluyen fragancias
y aromas, enzimas, dihidroxiacetona, ácido hialurónico, α-hidroxiácidos y otros. En
algunos de estos casos, como por ejemplo el ácido hialurónico, la introducción de la
biotecnología es ya una realidad y buena parte de su producción es en la actualidad
realizada mediante fermentación.
En definitiva, en este informe se hará un recorrido por algunas de las principales
aplicaciones en las que la biotecnología puede ofrecer una alternativa. En algunos
casos se tratará de usos ya perfectamente establecidos a nivel industrial, lo que
supondrá una clara demostración de sus ventajas sobre los procesos químicos
tradicionales, bien desde el punto de vista de su rentabilidad, concepto en el que se
incluyen las cuestiones económicas y medioambientales, o bien por tratarse de
productos de difícil o imposible obtención por otras vías no biotecnológicas. En otros
casos, se tratará de propuestas prometedoras, pero que todavía se encuentran en una
etapa muy temprana de su desarrollo, y que necesitarán de un recorrido más o menos
prolongado para poder llegar a ser productos comerciales.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 11/80

5. DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO. OBJETIVOS
Este estudio se ha abordado en el seno del Observatorio Químico del MITYC
(Ministerio de Industria, Turismo y Comercio) y está por tanto centrado en la
problemática de la Industria Química.
Dado que este estudio se encuentra dirigido hacia el uso industrial de la
biotecnología en la fabricación de productos químicos, su centro de atención se
encuadra fundamentalmente en el ámbito de la biotecnología industrial o blanca.
La biotecnología es hoy en día una tecnología en creciente uso que, sin embargo,
aún continúa siendo, y más aún en nuestro país, una tecnología emergente. Por tanto,
es necesario un estudio que, basándose exclusivamente en consideraciones
científicas, ponga de relevancia qué utilidad puede proporcionar la biotecnología
blanca a la industria química, principalmente a la PYMES, qué barreras ha de superar
para su uso se extienda y cómo pueden eliminarse dichas barreras. Y para demostrar
esa utilidad nada mejor que un análisis de en qué productos y procesos se está
utilizando, qué nuevos productos y procesos están emergiendo como consecuencia de
su uso y qué ventajas aporta a dichos productos y procesos con respecto a las
tecnologías convencionales actualmente en uso.
Como continuación a la serie iniciada el año 2008, este segundo estudio (2009) se
centra en una parte del sector químico, concretamente en los subsectores englobados
bajo los nuevos códigos CNAE 2009 203−Fabricación de pinturas, barnices y
revestimientos similares, y tintas de imprenta y masillas y 204−Fabricación de jabones,
detergentes y otros artículos de limpieza y abrillantamiento, y fabricación de perfumes
y cosméticos, en los que se incluyen los productos definidos en el apartado
Definiciones básicas. Asímismo, el ámbito temporal se ha limitado de un modo
orientativo a los últimos cinco años, si bien permitiendo puntualmente referencias más
alejadas en el tiempo, hasta los diez años.
El principal objetivo de este estudio es la identificación de los resultados de la
investigación reciente susceptibles de convertirse en productos comerciales en el
sector químico o bien de incorporar nuevos atributos que mejoren sus actuales
prestaciones a los actualmente existentes, así como la identificación de las barreras
existentes para su implantación. Por otra parte, se pretende analizar las tendencias
existentes en I+D+i en biotecnología y su relación con el Sector Químico. De todo ellos
se derivarán una serie de recomendaciones:
a) Recomendaciones para facilitar entre las PYMES del Sector Químico la
difusión del conocimiento relacionado con la biotecnología y su impacto en el
desarrollo de productos y procesos.
b) Recomendaciones para eliminar las barreras existentes para la incorporación
de la biotecnología como una tecnología más a tener en cuenta dentro de la
amplia batería de tecnologías actualmente empleadas de manera rutinaria por
el Sector Químico.
c) Recomendaciones para definir la intensidad relativa de la financiación
necesaria en la I+D+i del sector con respecto a cada una de las líneas
tecnológicas emergentes y en relación con su potencial impacto sobre la
competitividad de las empresas.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 12/80

6. METODOLOGÍA
La metodología empleada ha sido la siguiente:
a) Recopilación documental: Se han realizado búsquedas de documentación
relevante para los fines del estudio en tres tipos de fuentes de información:
patentes, publicaciones científicas e industriales relacionadas con la química, y
noticias del sector relacionadas con resultados de investigación transferibles al
sector productivo. Entre las fuentes utilizadas se incluyen Eurostat, OCDE,
FEIQUE, CEP, ANAIP, WOK (Web of Knowledge), Oficina de Patentes,
Consorcio Nacional de Industriales del Caucho, revistas especializadas,
páginas web especializadas, etc. Las búsquedas se han limitado de un modo
orientativo al periodo de los diez últimos años, a partir de las que se han
seleccionado preferentemente los resultados de los cinco últimos años y,
excepcionalmente por su especial relevancia, los posteriores a ese periodo
preferente. Asímismo, las búsquedas se han centrado en productos
pertenecientes a los subsectores de la industria química englobados bajo los
códigos CNAE 2009 203−Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos
similares, y tintas de imprenta y masillas y 204−Fabricación de jabones,
detergentes y otros artículos de limpieza y abrillantamiento, y fabricación de
perfumes y cosméticos.
b) Análisis de la información documental recogida, previa clasificación: Toda la
información recopilada fue, en primer lugar, clasificada según su temática e
importancia, para seguidamente ser analizada de acuerdo a los fines
perseguidos en el estudio, descritos en el apartado anterior.
c) Redacción del informe final: A partir del análisis de la información recogida se
realizó el presente informe.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 13/80

7. USOS ACTUALES Y TENDENCIAS EMERGENTES DE
LA BIOTECNOLOGÍA
7.1. 203−Fabricación de pinturas, barnices y
revestimientos similares; tintas de imprenta y masillas
7.1.1. Disolventes de origen biotecnológico
Las pinturas, barnices y revestimientos similares contienen invariablemente en su
composición disolventes. La función de éstos es servir de vehículo para los demás
ingredientes que componen los productos, materiales de recubrimiento y colorantes,
manteniéndolos en estado líquido (disuelto o disperso), con una viscosidad que
permita su aplicación sobre la superficie a tratar, y quedando adheridos a ella tras la
evaporación del disolvente. Por tanto, las industrias que fabrican esos productos
emplean cantidades ingentes de disolventes.
La inmensa mayoría de los disolventes que se utilizan en este campo son
disolventes orgánicos de origen petroquímico. El uso de estos disolventes presenta
graves problemas medioambientales y de seguridad, por ser productos tóxicos, no
biodegradables, volátiles, destructores de la capa de ozono e inflamables, entre otras
razones.
Algunos de los disolventes que actualmente se utilizan tienen o pueden tener un
origen biotecnológico, producidos mediante procesos de fermentación a partir de
materias primas renovables de biomasa. A este grupo pertenecerían por ejemplo el
etanol, el butanol, el propilenglicol (1,2-propanodiol), el 1,3-propanodiol y el
isopropanol, todos ellos ya descritos en el informe del año 2008 referido a los
productos químicos básicos, por lo que no se insistirá más sobre ellos.
Recientemente ha sido introducido el concepto de “disolventes verdes”, también
llamados “biodisolventes”, entendiéndose por tales los disolventes producidos a partir
de materias primas renovables y que son medioambientalmente benignos. Además de
estos beneficios medioambientales, también presentan ventajas desde el punto de
vista económico, derivadas de los menores costes que supone su eliminación y
gestión de residuos. Aunque todos los disolventes arriba indicados podrían ser
considerados como “disolventes verdes”, el ejemplo posiblemente más paradigmático
sea el lactato de etilo.
El lactato de etilo, éster etílico del ácido láctico, se utiliza en la actualidad como
disolvente en numerosas aplicaciones industriales, incluida la fabricación de pinturas,
barnices y revestimientos.
El lactato de etilo presenta numerosas características muy atractivas que se
traducen en grandes beneficios medioambientales y ventajosas prestaciones. Se trata
de un compuesto totalmente biodegradable, de reciclado sencillo y barato, no
corrosivo, no carcinogénico, y no destructor de la capa de ozono. No presenta
problemas de toxicidad por ingestión oral ni por inhalación (de hecho se utiliza incluso
como aditivo alimentario). No contiene ingredientes medioambientalmente nocivos ni
peligrosos, ni que contribuyan al calentamiento global. Además, como se evapora
lentamente, no se le considera como un compuesto orgánico volátil (VOC).
Finalmente, sus propiedades disolventes son comparables a las de los disolventes
petroquímicos tradicionalmente empleados.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 14/80

En su utilización como disolvente en la formulación de productos tales como
pinturas, lacas y recubrimientos, el lactato de etilo incrementa las prestaciones de
resinas, polímeros y colorantes a causa de su elevado poder de disolución, alto punto
de ebullición, baja presión de vapor y reducida tensión superficial. Otras características
que lo hacen de gran utilidad son sus buenas propiedades humectantes para una gran
variedad de pigmentos y su buena capacidad de penetración dentro de los materiales
naturales.
En pinturas de elevado contenido en sólidos, su gran solubilidad hace de él un
buen potenciador de la solubilización; en pigmentos dispersos y tintas concentradas,
proporciona solubilidad, humectación del pigmento y estabilidad de la formulación; en
resinas, se utiliza para su disolución, para la humectación de la superficie y para el
control de la velocidad de evaporación.
Por otro lado, en lo que se refiere a los aspectos de seguridad, a causa de que
puede reemplazar a disolventes tales como N-metil pirrolidona, tolueno, acetona y
xileno, el lactato de etilo puede contribuir a hacer más seguro el lugar de trabajo. No
requiere ventilación extensiva ni causa problemas de exposición. La combinación de
de su reducida volatilidad y su ausencia de consideración como sustancia carcinógena
significan que para el lactato de etilo no existen límites de exposición.
En lo que afecta a la participación de la biotecnología en la producción de lactato
de etilo, en principio, ésta no es directa, entendiendo como tal que por medio de cierto
procedimiento biotecnológico se consiga su síntesis. Sin embargo, ello no quiere decir
que la biotecnología no tenga un papel muy importante en su producción. El lactato de
etilo se sintetiza a partir de dos productos químicos básicos, ácido láctico y etanol, y
ambos son producidos actualmente de un modo casi exclusivo mediante tecnologías
de fermentación microbiana, quedando únicamente la reacción final de esterificación,
de tipo químico generalmente, fuera del ámbito de la biotecnología. Por tanto, los dos
procesos más importantes, como son los de producción de los precursores, son
enteramente biotecnológicos. Como los procesos de producción de ácido láctico y de
etanol ya fueron descritos extensamente en el informe del año 2008 referido a los
productos químicos básicos, nos remitiremos a lo en él indicado y no se insistirá más
sobre ellos.
Aun cuando en el párrafo anterior se ha indicado que la reacción final de síntesis
de lactato de etilo a partir de sus precursores es una reacción de esterificación
química, y de hecho así se realiza industrialmente, algunos trabajos recientes
describen la posibilidad de realizar tal reacción mediante catálisis enzimática,
empleando lipasas. La introducción de esta tecnología biocatalítica terminaría por
cerrar el círculo y conduciría a una producción de lactato de etilo 100% biotecnológica,
tanto en lo referido a las materias primas (actualmente ya lo es) como a los procesos.
Referencias: 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
7.1.2. Ingredientes y procesos biotecnológicos para pinturas y
revestimientos
El deseo por parte de los consumidores y de la industria por utilizar productos y
procesos más benignos desde el punto de vista medioambiental en la fabricación de
pinturas y revestimientos ha crecido rápidamente en los últimos años y, como
consecuencia de ello, buena parte de los esfuerzos se han dirigido hacia la
biotecnología por sus conocidas propiedades relacionadas con la sostenibilidad. El
resultado de estas nuevas tendencias es que cada vez se encuentra disponible un
mayor número de productos y procesos en los que la biotecnología juega un
importante papel, algunos de los cuales han llegado incluso a establecerse a nivel
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 15/80

comercial. A modo de ejemplo se describirán a continuación dos de tales logros, uno
relacionado con el campo de las pinturas y otro con el de los revestimientos.
Biopolímeros como base de pinturas.
Los denominados aglutinantes (binders) se utilizan habitualmente como
componentes en las formulaciones de pinturas y revestimientos. Los más empleados
son sintéticos, del tipo de poliacrilatos, poliuretanos y poliésteres que contienen grupos
funcionales ácidos y epoxi. Estos aglutinantes son transesterificados con polialcoholes
y poliácidos para dar lugar a pinturas alquídicas de secado rápido, que son diluidas
con un disolvente sintético para obtener la viscosidad y estabilidad deseadas. Las
características de los revestimientos alquídicos son determinadas en gran medida por
la elección de los aglutinantes en combinación con la retícula que se forma durante el
secado. El endurecimiento final tiene lugar a través de la formación de una red
polimérica generada mediante enlace químico y, en ciertos casos, interacciones físicas
entre los residuos de ácidos grasos insaturados presentes.
Recientemente ha sido descrito el uso de poli(3-hidroxialcanoatos) (PHA) como
agente aglutinante en formulaciones de pinturas, como aditivo a los aglutinantes
sintéticos convencionales. Su uso resulta en un endurecimiento más rápido y en un
menor tiempo de secado.
En otros estudios se ha comprobado que la utilización de ciertos PHA hace
innecesario el empleo conjunto de otros aglutinantes sintéticos. De hecho, en la
práctica, los PHA pueden actuar por sí mismos como aglutinantes. El resultado es la
obtención de pinturas que producen un revestimiento biodegradable tras el secado, en
contraposición con las pinturas que contienen aglutinantes sintéticos, que son no
biodegradables.
Los PHA que pueden ser utilizados con este fin pueden estar formados por
monómeros de entre 6 y 16 átomos de carbono, preferentemente conteniendo una o
varias insaturaciones. Como resultado de la presencia de las insaturaciones en las
cadenas laterales, durante el secado se produce una reticulación de la matriz.
Además, el secado es acelerado si se realiza a elevadas temperaturas (proceso
oxidativo) o bajo luz ultravioleta (fotooxidación). Tras el secado, las pinturas
conteniendo los aglutinantes basados en PHA poseen unas propiedades adecuadas
en relación a sus características hidrófobas, brillo, flexibilidad y adhesión a diversos
sustratos, entre los que se incluyen vidrio, metal, madera y papel.
Los PHA son poliésters sintetizados por ciertas bacterias constituidos por unidades
repetitivas de diversos hidroxiácidos o mezclas de ellos. Al igual que el poli(ácido
láctico), los PHA son poliésteres alifáticos producidos a partir de materias primas
renovables. Sin embargo, mientras que la producción de poli(ácido láctico) es un
proceso en dos etapas (una primera de fermentación para obtener el monómero
seguida de un paso convencional de polimerización química), los PHA son producidos
directamente mediante fermentación de una fuente de carbono por parte del
microorganismo.
En los últimos 20 años ha sido aislada una enorme cantidad de PHA diferentes a
partir de bacterias, conteniendo aproximadamente 150 hidroxiácidos diferentes como
constituyentes. Estos poliésteres insolubles en agua se acumulan en el citoplasma y
se depositan como inclusiones que se denominan gránulos de PHA, que pueden
suponer más del 90% del peso seco celular. Éstos sirven a las bacterias como
compuestos de almacenamiento y reserva de carbono y energía. Las enzimas clave
que intervienen en la síntesis de estos biopolímeros son las PHA sintasas, que
catalizan la adición estereoselectiva de nuevas unidades de monómero a la cadena de
polímero a partir de sustratos en forma de (R)-3-hidroxiacil-CoA, con la consiguiente
liberación de CoA (coenzima A).
La estructura genérica de los PHA responde a la siguiente fórmula:
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 16/80

en la que X es igual a 1 para todos los polímeros comercialmente relevantes y R
puede ser H o una cadena hidrocarbonada de hasta alrededor de 16 átomos de
carbono, que puede contener a su vez diversos grupos funcionales. Pueden ser homo-
o co-polímeros, según contengan un sólo tipo de monómero o más de uno,
respectivamente. Los copolímeros de PHA varían en el tipo y la proporción de
monómeros y presentan generalmente una distribución de los monómeros al azar
dentro de su secuencia.
El proceso de producción de PHA por fermentación bacteriana consiste en tres
pasos básicos: fermentación, aislamiento y purificación, y mezcla y peletización. El tipo
de polímero producido depende fundamentalmente de la cepa bacteriana utilizada y
del sustrato o mezcla de sustratos suministrados a las células para su crecimiento y
producción. La mayoría de los PHA pueden ser obtenidos únicamente si los sustratos
precursores, que deben ser estructuralmente relacionados con los constituyentes que
serán incorporados a los PHA, son suministrados como fuente de carbono a las
bacterias, ya que los intermediarios del metabolismo primario celular no pueden ser
canalizados hacia este fin. Por ello, únicamente unos pocos PHA pueden ser
obtenidos a partir de las fuentes de carbono habitualmente disponibles, tales como
carbohidratos y ácidos grasos.
Durante la fermentación la fuente de carbono es suministrada al medio a diferentes
velocidades hasta que es totalmente consumida y el crecimiento celular y la
acumulación de PHA es completa. Este paso de fermentación suele durar entre 38 y
48 horas. A continuación, para aislar y purificar los PHA, las células son concentradas,
secadas y extraídas con un disolvente caliente. Los residuos celulares son eliminados
del disolvente conteniendo los PHA disueltos mediante un proceso de separación
sólido-líquido. Los PHA son entonces precipitados mediante la adición de un
disolvente en el que no son solubles, y recuperados. Finalmente los PHA son lavados
con disolvente, secados bajo vacío y temperaturas moderadas, y empaquetados en
forma de pelets.
Todos los PHA comparten ciertas propiedades recomendables para determinadas
aplicaciones y que los hacen interesantes para la industria: i) son compuestos
termoplásticos y/o elastómeros que pueden ser procesados con los equipos utilizados
en la industria de manufactura de plásticos; ii) son insolubles en agua; iii) presentan un
considerable grado de polimerización que oscila entre 10 5 y casi 10 7 Da; iv) son
compuestos enantioméricamente puros, constituidos generalmente sólo por el
estereoisómero R; v) no son tóxicos; vi) son biocompatibles; vii) presentan
propiedades piezoeléctricas; viii) pueden ser obtenidos a partir de materias primas
renovables; ix) todos son biodegradables.
Síntesis enzimática de ceras para revestimientos.
Uno de los tipos de revestimiento más utilizado en el sector de la madera es el
basado en las ceras, cuya función principal es impermeabilizar las superficies y
hacerlas resistentes al agua. Las ceras son ésteres de ácidos carboxílicos de cadena
larga y alcoholes de cadena larga, y su atractivo radica en que son compuestos no
peligrosos y con buenas propiedades de biodegradabilidad. Además, las ceras pueden
ser obtenidas a partir de materias primas renovables, tales como los aceites vegetales.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 17/80

La síntesis de las ceras se realiza mediante una reacción de esterificación, que
puede ser catalizada química o enzimáticamente. El método convencional
industrialmente establecido emplea un catalizador químico, habitualmente un ácido
fuerte. Como alternativa a estos procesos químicos, que presentan diversos
inconvenientes relacionados con los elevados gastos energéticos (se requieren
temperaturas superiores a 150 °C), la reducida selectividad de la reacción y la
necesaria eliminación de residuos durante la purificación del producto, se están
desarrollando otros procesos basados en la utilización de enzimas como catalizadores
de la reacción, concretamente enzimas del tipo lipasas, que reducen en buena medida
tales inconvenientes.
Así, por ejemplo, ha sido descrita la síntesis de diversas ceras, tanto monoésteres
(palmitato de cetilo y behenato de behenilo) como diésteres (adipato y sebacato de
dibehenilo), mediante biocatálisis, empleando preparaciones comerciales de lipasa B
inmovilizada de la levadura Candida antarctica como catalizador. La reacción se lleva
a cabo en un medio libre de disolventes, para lo que la temperatura se debe ajustar a
valores comprendidos entre 65 y 90 °C para permitir que los sustratos permanezcan
en estado líquido. Dado que las reacciones de esterificación son reversibles, para
conseguir el mayor rendimiento posible del éster, es muy conveniente que el medio de
reacción contenga la menor cantidad posible de agua, que es el otro producto de la
reacción. Por ello, y sobretodo tratándose de medios concentrados tales como éste
libre de disolventes, el agua generada durante la reacción de esterificación debe ser
eliminada, aunque tampoco totalmente ya que algunas enzimas necesitan cierta
cantidad de agua para su correcta actividad catalítica. Entre los diferentes
procedimientos de control de la concentración de agua disponibles, el más ventajoso
demostró ser uno basado en el flujo a través de la mezcla de reacción de una corriente
de aire seco/húmedo, cuya composición venía determinada en respuesta a la
humedad del medio medida por un sensor. Además, el flujo de aire presentaba una
ventaja adicional, como es que mejoraba la mezcla en el reactor, reduciendo o incluso
haciendo innecesaria la utilización de agitación, lo que reduce el consumo energético.
Empleando este sistema se han conseguido conversiones de los sustratos en las
ceras arriba indicadas comprendidas entre en 95 y 99%.
A la hora de comparar este proceso enzimático con el proceso químico
convencional, se observa que el primero es altamente ventajoso es diversos aspectos
particulares y en el balance global. La cantidad de residuos (disolventes, residuos de
blanqueadores y subproductos) generados en los procesos químicos convencionales
son hasta cinco veces superiores a los de los procesos enzimáticos. Además, en los
procesos químicos se necesitan procedimientos de neutralización del ácido, de
tratamiento de los vapores de destilación, y de desodorización y blanqueamiento,
pasos que requieren el uso de ácidos y bases, junto con catalizadores. En el método
químico se necesita también el secado del producto, así como grandes cantidades de
materias primas debido a la baja selectividad del proceso. Durante las etapas
posteriores a la reacción se produce además una pérdida de rendimiento del producto,
que puede llegar al cinco por ciento, como consecuencia de la mayor necesidad de
refinado en el proceso químico. Finalmente, el procedimiento químico, a causa de la
mayor temperatura a la que se desarrolla y las etapas post-reacción que se requieren,
presenta unos requerimientos energéticos hasta dos veces y media superiores a los
del procedimiento enzimático. En definitiva, el proceso enzimático es más respetuoso
con el medio ambiente, económicamente más rentable y más sostenible que el
proceso químico convencional.
Referencias: 9, 10, 11, 12, 13.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 18/80

7.1.3. Enzimas en pinturas y revestimientos
Las estructuras sumergidas en el mar, tales como los cascos de las
embarcaciones, se encuentran sometidas a la denominada incrustación (fouling),
entendiéndose por tal el crecimiento o adhesión de organismos marinos sobre el área
de inmersión. Los organismos que pueden causar estas incrustaciones incluyen
bacterias, algas y animales marinos. Las principales consecuencias de este fenómeno
son el deterioro estético y estructural de los revestimientos y el acero, así como un
incremento de la rugosidad superficial, con las consecuencias económicas y de
rendimiento de la embarcación que ello acarrea.
Durante las últimas tres décadas, la incrustación sobre el casco de las
embarcaciones se ha venido controlando principalmente mediante el uso de pinturas
antiincrustación que contienen agentes biocidas basados en metales (cobre) y
compuestos organometálicos (tributil estaño). Sin embargo, estos compuestos tienen
tendencia a bioacumularse y causar un impacto medioambiental negativo. Ello ha
provocado que se estén buscando nuevas alternativas respetuosas con el medio
ambiente. Entre ellas, una de las más prometedoras es la incorporación de enzimas en
las pinturas y revestimientos.
El uso de enzimas en revestimientos antiincrustaciones se ha venido investigando
durante los últimos veinte años. Desde un punto de vista comercial, estos
revestimientos deben estar disponibles para los consumidores, ser de fácil aplicación e
impedir las incrustaciones durante la totalidad de la vida útil del revestimiento. Como
consecuencia de estos requerimientos, cualquier enzima que se utilice con este fin
debe poseer al menos las siguientes propiedades: i) ser resistente frente a los demás
constituyentes del revestimiento; ii) ser no-destructiva frente a los mecanismos de
revestimiento; iii) poseer un efecto antiincrustaciones de amplio espectro; y iv) poseer
una actividad estable en el revestimiento y durante la exposición del revestimiento al
agua de mar.
En función del mecanismo de acción de las enzimas, el tipo de antincrustación
puede dividirse en dos grupos, directo e indirecto.
• Antiincrustación directa: Corresponde al uso de enzimas que interfieren
activamente con los organismos implicados en la incrustación, bien mediante un
efecto biocida directo o bien impidiendo su adhesión. El efecto biocida directo imita
el mecanismo de acción de los biocidas químicos aplicados habitualmente, y se
basa en la liberación de enzimas que afectan a la viabilidad de los organismos que
forman las incrustaciones. Las enzimas que pueden utilizarse de este modo
incluyen las enzimas que degradan la pared celular, la lisozima, la quitinasa y la
hialuronidasa, enzimas que pueden degradar los materiales que dan soporte
estructural a células y tejidos de distintos organismos y causar lisis celular. Por otro
lado, los organismos implicados en la incrustación se sujetan a una superficie sólida
a través de varios tipos de adhesivos, por lo que las enzimas capaces de degradar
éstos deberían evitar su adhesión. Aunque no es mucho lo que se conoce sobre la
composición de estos adhesivos, sus principales componentes parecen ser
carbohidratos y proteínas, lo que significa que al menos dos tipos de enzimas
deben ser empleadas para lograr una amplia actividad antiincrustaciones, una
polisacarasa (enzima que hidroliza polisacáridos) y una proteasa (enzima que
degrada proteínas).
• Antiincrustación indirecta: Implica el uso de enzimas para generar biocidas
inhibidores de la incrustación a partir de ciertos sustratos, que pueden encontrarse
en el medio circundante (en el agua marina) o in situ en el revestimiento. Un
ejemplo de biocida que puede ser generado a partir de sustratos presentes en el
agua de mar son los ácidos hipohalogénicos (HOBr o HOCl), ácidos oxidantes
derivados de halógenos de potente acción antiincrustante, que pueden producirse a
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 19/80

partir de los haluros correspondientes y peróxido de hidrógeno en una reacción
catalizada por la enzima haloperoxidasa. Sin embargo, el mayor inconveniente de
esta aproximación es la disponibilidad de peróxido de hidrógeno en el agua de mar,
que no suele exceder de 0,1 mM. La alternativa podría venir de la utilización de
oxidasas productoras de peróxido de hidrógeno, que también posee efecto
antiincrustaciones. Los sustratos de estas oxidasas no se encuentran como tales
presentes en el medio circundante, pero sí pueden estarlo en forma de precursores
(polisacáridos y proteínas), por lo que sería necesaria una segunda enzima
(polisacarasa o proteasa) que generase los sustratos utilizables por la oxidasa. En
cuanto a la posibilidad de incorporar los sustratos en el propio revestimiento, han
sido propuestas varias reacciones enzimáticas que podrían utilizarse en este
sentido, si bien presenta el inconveniente de que el sustrato debe encontrarse
presente en el revestimiento en suficiente cantidad como para permitir la
generación continua y prolongada de una dosis efectiva del agente antiincrustante.
Aunque posiblemente el campo en el que la utilización de enzimas en pinturas y
revestimientos más ha avanzado sea el de las incrustaciones, han sido también
planteados otros usos alternativos. Uno de los más interesantes podría ser el de
proporcionar al revestimiento una actividad catalítica con capacidad de eliminación de
sustancias tóxicas de superficies. Esta posibilidad ha sido aplicada por ejemplo en la
remediación de compuestos organofosforados, que incluyen a muchos de los
pesticidas comúnmente utilizados así como a ciertos agentes de guerra química. La
estrategia se basa en la inclusión de la enzima hidrolasa de compuestos
organofosforados en el revestimiento, que es capaz de hidrolizar compuestos como el
paraoxon, demeton-S y diisopropilfluorofosfato.
Referencias: 16, 17, 18.
7.1.4. Pigmentos de origen natural para tintas
Las tintas modernas son formulaciones complejas en las que además del pigmento
se incluyen otros ingredientes adicionales a los que se denomina globalmente como
vehículos. Entre estos componentes de las tintas se incluyen modificadores del pH,
humectantes para retardar el secado prematuro, resinas poliméricas para conferirles
propiedades de adhesión, agentes antiespumantes para regular la eficiencia de las
espumas, tensioactivos para controlar las propiedades superficiales, biocidas para
inhibir el crecimiento microbiano, y espesantes o modificadores reológicos para
controlar la aplicación de la tinta.
Los pigmentos son considerados como los componentes principales de las tintas y
suponen alrededor del 50% de su coste. Un pigmento es esencialmente un sólido
coloreado y particulado que altera la apariencia de un objeto mediante la absorción y/o
dispersión selectiva de la luz. Se presenta en las tintas como una suspensión coloidal
y mantiene una estructura cristalina o particulada durante el proceso de coloreado o de
impresión.
En la actualidad la inmensa mayoría de los pigmentos utilizados en tintas son de
origen sintético, con una reducida proporción de origen natural. En este sentido, la
contribución de la biotecnología es ciertamente escasa, aunque se pueden citar
algunos casos, casi de modo anecdótico, en los que se puede encontrar alguna
posibilidad de participación.
Una de las tintas más conocidas y que ya se utilizaba en la Edad Media es la tinta
de hierro, de color negro, que contiene como colorante un complejo ferroso de ácido
gálico. El ácido gálico se obtenía tradicionalmente a partir de materiales ricos en
taninos, tales como agallas de plantas, cáscaras de nueces y otros frutos, y cortezas.
El complejo ferroso del ácido gálico presenta poco color al aplicarlo sobre el papel,
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 20/80

pero al secarse se oxida en contacto con el aire y se convierte en el compuesto férrico
insoluble, que es negro. El ácido gálico, como se ha indicado, se produce a partir de
los taninos, mediante hidrólisis de éstos. Se conocen diversos microorganismos que
producen tanasas, enzimas capaces de hidrolizar los taninos a ácido gálico,
fundamentalmente hongos filamentosos pertenecientes a los géneros Aspergillus y
Rhizopus. Por lo tanto, mediante la utilización de estos microorganismos o de sus
tanasas se podría obtener a partir de materiales y residuos vegetales ricos en taninos
ácido gálico utilizable en la fabricación de tintas.
Otro ejemplo que puede ser mencionado es el del pigmento natural índigo, de color
azul. El índigo es considerado como uno de los pigmentos más antiguos conocidos por
la humanidad. Su utilización actual se dirige mayoritariamente a la tinción de tejidos en
la industria textil, principalmente en la fabricación de los tejidos “vaqueros”, si bien
puede ser también utilizado, aunque de modo muy minoritario, en la fabricación de
tintas. Su fuente de obtención original son ciertas plantas que lo producen, de las que
se extrae. Su síntesis total se consiguió durante el siglo XIX, hecho que fue
considerado como uno de los logros más importantes de la industria química en ese
siglo. Más recientemente se ha encontrado que ciertas enzimas de origen microbiano,
dioxigenasas y monooxigenasas, son capaces de catalizar la oxidación de indol a
índigo (figura 1). De hecho, se ha demostrado que un proceso biotecnológico que
implica la utilización de la enzima naftaleno dioxigenasa puede ser comercialmente
viable. Los microorganismos que expresan dioxigenasas durante su crecimiento sobre
hidrocarburos aromáticos han sido implicados en la transformación de indol para
formar el dihidrodiol, que es deshidratado a indoxilo y dimeriza para formar el índigo.
Las monooxigenasas implicadas en el metabolismo de tolueno y 1-naftol también se
ha demostrado que son capaces de producir índigo.
Figura 1. Conversión enzimática de indol en índigo.
Recientemente, la empresa Genencor ha desarrollado un proceso de fermentación
de glucosa a índigo utilizando una cepa recombinante de la bacteria Escherichia coli.
En esta cepa, mediante tecnologías de ingeniería metabólica, se ha modificado, por un
lado, la ruta metabólica del triptófano para obtener niveles elevados de indol y, por otro
lado, se han introducido los genes que codifican la enzima naftaleno dioxigenasa, que
cataliza la oxidación aeróbica de indol a índigo. El proceso no es todavía viable
comercialmente, probablemente a causa de sus bajos rendimiento (18 g/L) y
productividad (

7.2. 204−Fabricación de jabones, detergentes y otros
artículos de limpieza y abrillantamiento. Fabricación de
perfumes y cosméticos
7.2.1. Glicerol
El glicerol, también llamado glicerina y de nombre sistemático 1,2,3-propanotriol,
es un polihidroxialcohol ampliamente utilizado en diferentes industrias. Posee dos
grupos hidroxilo primarios y uno secundario, que son sitios potencialmente reactivos y
que son la base de su versatilidad como potencial producto químico básico. Se trata
de un líquido incoloro, viscoso y casi inodoro, de elevado punto de ebullición, soluble
en agua y alcohol, e insoluble en éter y cloroformo, no tóxico, comestible y
biodegradable. Sus propiedades físicas y características son muy importantes para
muchos de sus usos y aplicaciones, entre los que se incluyen: humectante,
plastificante, emoliente, espesante, disolvente, dispersante, lubricante, edulcorante,
anticongelante, etc.
Como prueba de esa versatilidad ya comentada, se suele mencionar
habitualmente que se conocen más de 1000 aplicaciones y usos del glicerol, entre los
cuales se pueden mencionar los siguientes:
• Salud y farmacia: excipiente lubricante y humectante en preparaciones
farmacéuticas, supositorios laxantes, nitroglicerina (medicamento vasodilatador
para el tratamiento sintomático de afecciones cardiacas y disfunción eréctil).
• Cosmética: ingrediente en dentífricos, colutorios, productos para el cuidado de
la piel y el cabello, jabones (jabón de glicerina) y otros productos de cuidado
personal, en los que actúa como emoliente, humectante, disolvente y/o
lubricante.
• Química: componente para la fabricación de polioles (espumas), resinas
alquídicas (pinturas y recubrimientos), celofán (envases), nitroglicerina
(explosivos), tensioactivos, y otros productos químicos mediante
procedimientos físicos, químicos o biotecnológicos.
• Alimentación y bebidas: se utiliza como humectante, disolvente y edulcorante, e
incluso como conservante; sus derivados mono y diglicéridos se emplean como
agentes emulsificantes.
• Alimentación animal: componente en dietas animales.
• Combustibles: puede ser quemado directamente o ser utilizado para la
producción de biogás.
• Otros usos: fabricación de papel, industria textil, anticongelante, lubricante,
aditivo en la elaboración de tabaco, etc.
El glicerol puede ser producido de diferentes modos, tanto a partir de materias
primas no renovables petroquímicas como de materias primas renovables de biomasa
(figura 2). Entre las primeras, la ruta tradicional de síntesis química se realiza a partir
del producto petroquímico propileno, mediante conversión a través de los
intermediarios cloruro de alilo y epiclorhidrina. Aproximadamente el 10% de la
producción mundial de glicerol se obtiene de este modo, con una marcada tendencia a
disminuir en su importancia, como consecuencia directa del gran desarrollo de las
industrias oleoquímica y del biodiesel, como se verá más adelante.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 22/80

Figura 2. Procesos de obtención de glicerol.
El glicerol puede ser también obtenido mediante reacciones de hidrogenación
catalítica a alta temperatura de carbohidratos, tales como celulosa, almidón o azúcar,
que conducen a la formación de mezclas de glicerol y glicoles. Se trata de un proceso,
sin embargo, de escasa importancia desde el punto de vista industrial.
El glicerol se encuentra en la naturaleza mayoritariamente en forma no libre,
formando parte de aceites vegetales y grasas animales, como triglicéridos, es decir,
como ésteres de glicerol y ácidos grasos. Ello significa que la principal fuente de
obtención del glicerol es el resultado de la ruptura de esos enlaces ésteres, que puede
ser realizada mediante el empleo de agua (hidrólisis) u otros alcoholes (alcohólisis),
proceso éste último que consiste en una reacción de transesterificación.
La hidrólisis de los enlaces éster presentes en los triglicéridos constituyentes de
aceites y grasas da lugar a la liberación de dos tipos de moléculas: ácidos grasos y
glicerol. Los procedimientos de hidrólisis más extendidos y empleados son de tipo
químico o químico-físico. El más antiguamente conocido es el denominado
saponificación, consistente en la hidrólisis catalizada por una base, generalmente la
sosa cáustica (NaOH), proceso que se emplea en la fabricación de jabones, que son
las sales alcalinas de los ácidos grasos. Un segundo proceso, el desdoblamiento
(splitting) a alta presión, consiste en la hidrólisis de las grasas en presencia de vapor
de agua al alta presión y temperatura, sin necesidad de catalizador. Tradicionalmente,
estos procedimientos son los que se emplean en la industria oleoquímica para realizar
la hidrólisis de aceites y grasas, dando lugar a la producción de glicerol como
subproducto.
Otra fuente de obtención de glicerol es la transesterificación de aceites y grasas.
Esta reacción consiste en la sustitución del glicerol constituyente de los aceites y
grasas por otro alcohol, generalmente metanol, para dar lugar a la obtención de
ésteres de ácidos grasos y glicerol. Este es el proceso que se utiliza en la producción
de biodiesel, biocombustible que está constituido por una mezcla de ésteres metílicos
de ácidos grasos (FAMEs, fatty acid methyl esters). El principal subproducto de la
producción de biodiesel es el glicerol, del que por cada Tm de biodiesel producido se
generan alrededor de 0,12 Tm. El proceso de transesterificación requiere la presencia
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 23/80

de un catalizador, que en las plantas de producción de biodiesel suele ser NaOH o
KOH.
Actualmente, la industria del biodiesel es ya la fuente más importante de glicerol
por volumen de producción y, además, se prevé que su importancia continúe
creciendo a causa del gran desarrollo que está experimentando en los últimos años.
Se estima que en el año 2007 el glicerol derivado de la industria del biodiesel fue del
orden de 1,9 millones de toneladas (glicerol crudo, 50-80% en riqueza), frente a las 0,9
millones de toneladas producidas en la industria oleoquímica (99,5% en riqueza).
El glicerol producido como subproducto de la industria del biodiesel se denomina
habitualmente como glicerol crudo. Su composición suele ser glicerol al 50%, y
contiene numerosas impurezas, tales como agua, metanol, aceites y grasas que han
reaccionado parcialmente, ésteres, ácidos grasos y sales. Como ya se ha indicado, las
aplicaciones del glicerol son muy numerosas, pero la mayoría de ellas, sobretodo las
relacionadas con las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria, requieren un
glicerol de alta calidad o puro (99,5%). Ello significa que para su utilización, el glicerol
crudo, que es de muy baja calidad, debe ser previamente purificado (glicerol refinado)
y este proceso es en la actualidad muy caro. Por tanto, la búsqueda de nuevos
procedimientos eficientes de fabricación de biodiesel que sean más sostenibles y que
generen como subproducto un glicerol con menos contaminantes y que sea más
sencillo de purificar, debe ser un objetivo a perseguir, y en este sentido la
biotecnología puede jugar un importante papel.
Producción biotecnológica de glicerol: transesterificación de triglicéridos
catalizada por lipasas.
La producción microbiana de glicerol se conoce desde hace más de 150 años,
cuando Pasteur observó que durante la fermentación alcohólica se originaban
pequeñas cantidades de glicerol. El mayor apogeo en la producción fermentativa de
glicerol se alcanzó durante la I Guerra Mundial. Como resultado del bloqueo marítimo
británico, que cortó la importación de los aceites vegetales que eran la materia prima
tradicional en la producción de glicerol, el bando alemán sufrió una gran escasez de
este compuesto, que era por aquel entonces la base para la fabricación de explosivos
(nitroglicerina). Ante esta situación, el químico alemán Neuberg retomó las
observaciones de Pasteur y profundizó en el estudio, descubriendo finalmente que la
adición de bisulfito sódico al tanque de fermentación favorecía la producción de
glicerol en detrimento de la de alcohol. Este descubrimiento fue desarrollado
rápidamente por los alemanes en una fermentación industrial que producía del orden
de 1000 toneladas de glicerol al mes. Con el final de la Guerra y el desarrollo de
nuevos procesos petroquímicos mucho más eficientes y económicos, la producción de
glicerol mediante fermentación se abandonó.
En la actualidad, los procesos de síntesis química supone una pequeña
contribución (decreciente) en la producción mundial de glicerol, habiendo sido
sustituidos por procesos de obtención a partir de aceites y grasas, desarrollados en las
industrias oleoquímica y del biodiesel, aún más económicamente rentables y
sostenibles que los anteriores. Quiere ello decir que los procesos de fermentación, por
sus mayores costes y menores rendimientos, no tienen mucha razón de ser en la
actualidad y, aunque algunos estudios en este campo aún hoy en día se continúan
realizando, su aplicación industrial no parece que vaya a ser de nuevo considerada.
En consecuencia, esta posiblidad no será tratada más allá de esta mención en este
estudio.
Como ya se ha indicado, la producción industrial de biodiesel se realiza por
procedimientos químicos, utilizando álcalis como catalizadores. Sin embargo, hay
varios problemas con este proceso, tales como una necesidad excesiva de metanol,
un elevado gasto energético, una recuperación difícil del glicerol, y problemas
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 24/80

medioambientales derivados de la eliminación de los jabones formados y otros
subproductos. Por tanto, la transesterificación enzimática de los triglicéridos se
presenta como una alternativa prometedora por las suaves condiciones de reacción, la
facilidad de la purificación del glicerol y la ausencia o reducción de residuos químicos.
En este punto conviene indicar que, si bien este apartado se centra en el glicerol, el
interés de la introducción de nuevos procedimientos no se debe principalmente al
glicerol en sí, sino a la producción de biodiesel. El glicerol se sigue considerando como
como algo secundario, como un subproducto. Aunque también es cierto que un mejor
aprovechamiento del glicerol, por ejemplo facilitando su purificación, contribuirá a la
economía total del proceso y será un elemento más que impulse la búsqueda de
nuevos desarrollos.
La investigación acerca del proceso de transesterificación enzimática para la
producción de biodiesel se encuentra todavía en una etapa temprana de desarrollo, ya
que se trata de un campo de estudio relativamente nuevo. Parece haber, a pesar de
ello, cierto consenso en que la producción enzimática de biodiesel puede ser (aunque
todavía no lo sea) un método mejor que el método químico convencional, habida
cuenta de la menor complejidad del proceso de reacción, la ausencia de residuos, y la
mayor limpieza del biodiesel y del glicerol producidos.
Además, el proceso enzimático parece ser más efectivo que el químico cuando se
trata de utilizar aceites usados. La transesterificación química convencional es muy
sensible a la pureza de los aceites utilizados como materia prima: sólo se pueden
utilizar aceites refinados con menos de un 0,5-1,0% de ácidos grasos libres y menos
de un 0,1% de agua. Los ácidos grasos libres dan lugar a jabones como residuos de la
reacción, que posteriormente será necesario eliminar. El agua promueve la reacción
de hidrólisis de los triglicéridos, que compite, por tanto, con la reacción de
transesterificación. Estos requisitos no son tan críticos para el proceso enzimático, que
es también capaz de convertir aceites usados, grasas animales y aceites crudos. La
mayor presencia de ácidos grasos libres y agua en estos sustratos no suponen tanto
problema para la reacción enzimática, habida cuenta de que las enzimas implicadas,
las lipasas, son capaces también de catalizar la esterificación con metanol de los
ácidos grasos libres y no son tan sensibles a la presencia de agua. La posibilidad de
utilizar esas materias primas de menor calidad y, por tanto, de menor precio, además
de proporcionar una versatilidad de sustratos, ofrece una importante ventaja
económica en cuanto a éstos. Sin embargo, en el lado negativo, el proceso enzimático
necesita de unos tiempos de reacción más prolongados que el químico y, hoy por hoy,
el coste de las enzimas continúa siendo excesivamente elevado.
En la transesterificación enzimática, aunque el mecanismo de reacción es similar al
de la reacción química, una enzima o biocatalizador reemplaza al catalizador químico.
Las enzimas que catalizan este tipo de reacción de transesterificación pertenecen a la
clase de las lipasas, que catalizan también otros dos tipos de reacciones relacionadas,
las reacciones de hidrólisis y de esterificación (figura 3). El que la reacción catalizada
por la lipasa sea de uno u otro tipo dependerá de las condiciones de reacción,
fundamentalmente de la naturaleza de los reactivos disponibles y de la presencia o no
de agua.
Las lipasas son una clase de enzimas solubles en agua cuya función natural es
catalizar la hidrólisis de los enlaces éster presentes en sustratos lipídicos insolubles en
agua, fundamentalmente triglicéridos. En la reacción de transesterificación, la enzima
ataca sobre enlaces éster específicos de los triglicéridos para permitir a los ácidos
grasos liberados reaccionar con los alcoholes de un modo más eficiente. Hay lipasas
que actúan específicamente sobre los enlaces éster primarios, otras sobre los
secundarios y, otras sobre todos ellos. Existen innumerables tipos de lipasas (todos
los organismos vivos disponen de ellas) y algunas de ellas se encuentran
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 25/80

comercialmente disponibles: derivadas de animales (cerdo) y microorganismos
(bacterias, levaduras, hogos, etc.); libres e inmovilizadas; termosensibles y
termorresistentes. Se han publicado numerosas referencias sobre la producción de
biodiesel mediante catálisis enzimática utilizando lipasas libres o inmovilizadas. Las
lipasas inmovilizadas, en particular, son muy apropiadas para la producción de
biodiesel en continuo por la facilidad de su recuperación a partir de la mezcla de
reacción y la posibilidad de su reutilización, lo que reduce considerablemente los
costes de producción.
Figura 3. Tipos de reacciones catalizadas por las lipasas
Hay dos limitaciones principales en la síntesis de biodiesel catalizada por lipasas.
Una de ellas es el ya mencionado elevado coste de las enzimas, que puede ser en
parte compensado mediante su inmovilización y reutilización, así como empleando
enzimas recombinantes producidas en masa en huéspedes de sobreexpresión de
proteínas. La segunda es la inhibición de las lipasas por el metanol y por el glicerol. El
metanol no sólo inhibe irreversiblemente a las lipasas, sino que además es insoluble
en los aceites vegetales utilizados como sustrato, lo que causa un descenso de la
actividad catalítica de la reacción de transesterificación. Por otra parte, el glicerol,
subproducto hidrofílico, es también insoluble en el aceite, por lo que es fácilmente
adsorbido sobre la superficie del soporte sobre el que se encuentra la lipasa
inmovilizada, causando un efecto negativo sobre la actividad enzimática y sobre la
estabilidad operativa. Ha sido descrito el uso de ciertos disolventes, tales como el nhexano
y el éter de petróleo, en el medio de reacción, pero el problema persistió ya
que las lipasas continuaron sufriendo fenómenos de inhibición a causa de la todavía
reducida solubilidad de metanol y glicerol en esos disolventes hidrofóbicos.
Recientemente han sido publicados algunos trabajos sobre una síntesis incrementada
de biodiesel en presencia de otro disolvente, el t-butanol. Tanto el metanol como el
glicerol son solubles en t-butanol, por lo que el efecto inhibitorio de éstos sobre la
actividad de la lipasa se ve reducido. Además, el t-butanol no compite con el metanol
en la reacción de transesterificación, ya que no es un sustrato para las lipasas, al no
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 26/80

actuar éstas sobre alcoholes terciarios. El uso de este disolvente permite, entre otras
cuestiones, incrementar la relación metanol:aceite presente en la mezcla de reacción.
Así, mientras que en ausencia de disolvente, relaciones metanol:aceite superiores a
0,5-1:1 inhiben la actividad de la lipasa, en presencia de t-butanol los mayores
rendimientos de biodiesel se han obtenidos con relaciones de hasta 3,6:1.
En definitiva, la utilización de lipasas para la producción de biodiesel, y de glicerol
como subproducto del mismo, es técnicamente posible y se presenta como una
alternativa eficiente y sostenible a los procesos químicos convencionales. Aunque esta
nueva tecnología se encuentra todavía en una fase muy inicial de desarrollo se han
conseguido ya con ella rendimientos superiores al 90-95%, equiparables a los de los
métodos químicos, lo que ofrece unas espectativas prometedoras. Es de esperar que
una vez se solucionen los problemas que presenta esta tecnología enzimática,
fundamentalmente los derivados de los elevados costes de las lipasas, pueda ser
implantada a nivel industrial.
Referencias: 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32.
7.2.2. Enzimas de uso en detergentes
Las enzimas se encuentran entre los ingredientes funcionales de los detergentes
modernos, contribuyendo a la limpieza de un modo eficiente, respetuoso con el medio
ambiente y energéticamente favorable. De hecho, su utilización en detergentes es la
principal aplicación industrial, por volumen, de las enzimas, alcanzando una cota de
mercado del 25-30% del total.
Las primeras referencias al uso industrial de enzimas en la limpieza se remontan a
los inicios de la década de 1930, con ciertos desarrollos basados en una patente de
1913 que utilizaba enzimas pancreáticas en una especie de prelavado. A partir de ese
momento, a lo largo del siglo XX se fueron introduciendo las enzimas en la
composición de los detergentes y desarrollando nuevas y, cada vez, más eficientes
formulaciones, hasta llegar al momento actual en el que más de la mitad de los
detergentes contienen enzimas. A estos detergentes se les suele denominar en
ocasiones detergentes enzimáticos.
Los detergentes actuales son formulaciones muy complejas, que contiene un gran
número de ingredientes con funciones diversas. Entre esos ingredientes, las enzimas
suponen un porcentaje minoritario del total, del orden del 0,4-0,8% en peso y del 1%
en cuanto al coste, pero su contribución es muy importante en la función limpiadora del
producto final. En la tabla 1 se muestran los principales ingredientes que se
encuentran presentes en los detergentes actuales. A ellos hay que añadir otros
componentes que se adicionan en pequeñas cantidades y que cumplen funciones muy
diversas en el producto final.
La suciedad se puede presentar en múltiples formas, entre las cuales es muy
frecuentes que se incluyan componentes pertenecientes a los grupos de las proteínas,
lípidos y almidones. Mediante la utilización de detergentes en agua a altas
temperaturas y con una agitación vigorosa, suele ser posible eliminar la mayor parte
de los tipos de suciedad, si bien el coste energético de calentar el agua es elevado y
los prolongados tiempos de agitación necesarios terminan por acortar la vida de los
tejidos y otros materiales. En este sentido, el uso de enzimas permite el empleo de
menores temperaturas de lavado y de periodos de agitación más reducidos. En
general, los detergentes que contienen enzimas eliminan las manchas de proteína,
grasas y almidón de un modo considerablemente más efectivo que los detergentes
que no las contienen. La presencia de las enzimas en los detergentes contribuye, por
ejemplo, a la reducción de los tiempos de lavado, a la reducción de los consumos de
energía y de agua, mediante la disminución de la temperatura de lavado, a la
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 27/80

generación de efluentes acuosos menos contaminantes, por menor pH y contenido en
fosfatos, y a proporcionar una mayor protección de los tejidos.
Ingrediente Función %
Agentes
descalcificadores
Reducen la dureza del agua mediante la eliminación del calcio y
magnesio, aumentando la eficiencia del detergente
40,0
Tensioactivos
Alteran la tensión superficial del agua, participando en la limpieza
por sus propiedases humectantes, espumantes y emulsificantes
25,0
Oxidantes y
blanqueantes
Oxidan ciertos componentes de las manchas causando su
blanqueamiento
25,0
Jabones Actúan de un modo análogo a los tensioactivos 3,0
Agentes antiredeposición
Atrapan las partículas de suciedad liberadas y evitan su
redeposición
1,6
Aglomerantes
Proporcionan la adeherencia necesaria para mantener los
diferentes ingredientes aglomerados
1,0
Enzimas
Participan en la eliminación de tipos específicos de manchas y en
el cuidado de las fibras de los tejidos naturales
0,8
Abrillantadores
Proporcionan a los productos y a los tejidos lavados un mayor
brillo y blancura
0,3
Controladores de
espumas
Controlan la formación de espumas durante el proceso de
fabricación y uso del producto
Trazas
Perfumes
Proporciona al producto un olor agradable en el envase y durante
su uso
Trazas
Agua
Proporciona el medio de suspensión de ingredientes en
detergentes líquidos
Resto
Tabla 1. Principales ingredientes de los detergentes.
Las enzimas presentes en los detergentes son fundamentalmente del tipo
hidrolasas, es decir, enzimas que hidrolizan moléculas de gran tamaño en otras más
pequeñas: proteasas, lipasas, amilasas y celulasas (tabla 2). Las tres primeras clases
son enzimas que catalizan la hidrólisis de los principales tipos de moléculas de origen
biológico que constituyen la suciedad, esto es, proteínas, lípidos y almidón. Las
celulasas, por su parte, tiene el papel de proporcionar a los tejidos naturales (basados
en la celulosa) ciertos cuidados.
Enzimas Función
Proteasas
Hidrolizan componentes proteicos de las manchas (sangre,
huevo, leche, hierba, sudor...)
Lipasas
Hidrolizan componentes de aceite o grasa de las manchas
(mantequilla, aceite, grasa, salsas, cosméticos...)
Amilasas
Hidrolizan manchas basadas en almidón (patata, pasta, harinas,
chocolate...)
Celulasas Hidrolizan microfibrillas accesibles de los tejidos de algodón
Tabla 2. Tipos de enzimas presentes en los detergentes.
El modo en el que las hidrolasas participan en la limpieza es mediante la hidrólisis
y solubilización de los componentes de las manchas. Las enzimas catalizan la
hidrólisis de los diferentes tipos de componentes de las manchas (proteínas, lípidos y
almidón) que se encuentran unidos a los tejidos o materiales, lo que genera
fragmentos de menor tamaño que son más fácilmente liberados del sustrato y
solubilizados en el medio acuoso.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 28/80

Las enzimas utilizadas en detergentes son producidas industrialmente a gran
escala mediante procesos fermentativos, bien mediante el cultivo del microorganismo
productor natural o mediante el empleo de cepas productoras obtenidas por ingeniería
genética que expresan eficientemente la enzima recombinante. Una información
detallada de los procedimientos de producción industrial de enzimas se encuentra en
el informe del año 2008 referido a los productos químicos básicos, por lo que no se
insistirá más sobre ellos y para cualquier deseo de profundizar sobre la cuestión nos
remitimos a él. Únicamente indicar que las enzimas industriales pueden ser obtenidas
como preparaciones puras o como complejos enzimáticos que contienen diversas
actividades o especificidades diferentes. Estas preparaciones comerciales son las que
se añaden a las formulaciones de los detergentes junto con el resto de los
ingredientes, en las proporciones adecuadas. En la tabla 3 se muestran algunas de las
enzimas comerciales que se emplean actualmente en las formulaciones de
detergentes.
Tipo de
enzima
Proteasas
Lipasas
Amilasas
Celulasas
Nombre
comercial
Fabricante Origen
Microorganismo
productor
PN/OGM
Alcalase1 Novozymes B. licheniformis B. licheniformis PN
FNAa Genencor B. amyloliquefaciens B. subtilis OGM
Savinase1 Novozymes B. clausii B. clausii PN
Purafect Genencor B. lentus B. subtilis PN
KAPb Kao B. alkalophilus B. alkalophilus PN
Everlase Novozymes B. clausii B. clausii OGM
Purafect OxP Genencor B. lentus B. subtilis OGM
FN4a Genencor B. lentus B. subtilis OGM
BLAP Sb Henkel B. lentus B. licheniformis OGM
BLAP Xb Henkel B. lentus B. licheniformis OGM
Esperase1 Novozymes B. halodurans B. halodurans PN
Kannase Novozymes B. clausii B. clausii OGM
Properase Genencor B. alkalophilus PB92 B. alkaliphilus OGM
Alcalase1 Novozymes B. licheniformis B. licheniformis PN
Lipolase Novozymes H. lanuginosa A. oryzae OGM
Lipomax Gist Brocades P. alcaligenes P. alcaligenes PN
Lumafast Genencor P. mendocina Bacillus sp. OGM
Lipolase Ultra Novozymes H. lanuginosa A. oryzae OGM
Lipo Prime Novozymes H. lanuginosa A. oryzae OGM
Termamyl Novozymes B. licheniformis Bacillus sp. OGM
Duramyl Novozymes B. licheniformis Bacillus sp. OGM
Natalase Novozymes B. halmapalus Bacillus sp. OGM
BAN Novozymes B. amyloliquefaciens Bacillus sp. OGM
Fungamyl Novozymes A. oryzae A. oryzae PN
Maxamyl Genencor B. licheniformis Bacillus sp. OGM
Celluzyme Novozymes T. lanuginosus T. lanuginosus PN
Carezyme Novozymes T. lanuginosus T. lanuginosus PN
Endolase Novozymes T. lanuginosus T. lanuginosus PN
Tabla 3. Enzimas comerciales utilizadas en detergentes. PN, productor natural; OGM,
organismo genéticamente modificado.
Las proteasas constituyen el tipo de enzimas más utilizado en detergentes y el
primero que fue introducido. Desde prácticamente el principio, las proteasas que se
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 29/80

utilizan proceden de ciertas especies bacterianas del género Bacillus. Estas proteasas
reciben globalmente el nombre de subtilisinas y se puede decir que representan hoy
en día la totalidad de las proteasas empleadas en los detergentes. En la década de
1980 se identificaron las subtilisinas alcalinas y en un corto espacio de tiempo
sustituyeron a las anteriormente empleadas. Poco después se dio un nuevo avance
con su producción en cepas recombinantes mediante la utilización de tecnologías de
ingeniería genética. Buena prueba de la importancia de la producción industrial de
estas enzimas es el hecho de que en el año 2002 la producción de subtilisinas en la
Unión Europea ascendió a 900 toneladas de enzima pura. El éxito de las subtilisinas
se basa en varios factores, entre los que destacan su elevada estabilidad frente a las
condiciones de lavado y a otros componentes de los detergentes, y su relativamente
reducida especificidad con respecto al sustrato.
Las lipasas fueron introducidas en los detergentes a finales de la década de 1980.
A causa de su elevada hidrofobicidad, los aceites y grasas (triglicéridos) son difíciles
de eliminar de los tejidos y otros materiales a bajas temperaturas. Las lipasas
hidrolizan los triglicéridos a mono- y di-glicéridos, ácidos grasos y glicerol, es decir, a
compuestos más hidrofílicos y, por tanto, más solubles en agua y fáciles de retirar.
Las amilasas se utilizan en los detergentes para eliminar las manchas constituidas
por almidón. Las amilasas hidrolizan el almidón gelatinizado, que tiende a pegarse a
las fibras textiles y unirse a otros elementos de suciedad.
Las celulasas entraron a formar parte de los detergentes en la década de 1990. Se
trata de complejos enzimáticos capaces de degradar las cadenas de celulosa y cuya
función es eliminar las microfibrillas de celulosa de los tejidos que se generan durante
el lavado y el uso de los tejidos de algodón, lo que ayuda también a la eliminación de
las partículas de suciedad adheridas a ellas. El resultado de su acción es un acabado
de los tejidos con colores más brillantes y más suave.
Además de estas clases de enzimas que ya se utilizan en los detergentes
actuales, se está investigando también la utilización de otros tipos de enzimas para su
inclusión potencial en los mismos. Entre ellas, las que muestran un mayor potencial
son las peroxidasas y oxidasas, por su propiedades blanqueantes, lo que podría
permitir reducir la utlización de los agresivos blanqueantes y oxidantes químicos
actualmente empleados.
Referencias: 29, 30, 31.
7.2.3. Enzimas y microorganismos para tratamientos de
limpieza de superficies
Limpieza de biofilms.
En ecosistemas deficientes en nutrientes, ciertas bacterias tienen una marcada
tendencia a adherirse a las superficies e iniciar la formación de un biofilm. Los biofilms
son importantes por causar problemas en diversas áreas, principalmente por causar
biocorrosión, por reducir la calidad del agua y afectar a los sistemas industriales de
conducción de agua y por ser focos de contaminación, con especial incidencia en los
campos de la medicina y la industria alimentaria. En el ámbito de la ciencia médica los
biofilms están en el origen de la formación de la placa dental, de la contaminación de
endoscopios y lentes de contacto, y de la colonización de aparatos protésicos e
implantes médicos, dando como resultado un incremento en las tasas de infección y
en una posible recurrencia de las mismas. Entre las bacterias que pueden formar
biofilms se podrían citar por su especial relevancia a especies como Pseudomonas
aeruginosa, Serratia marcescens, Burkholderia cepacia, Legionella pneumophila,
Staphylococcus aureus y Escherichia coli.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 30/80

Un biofilm es una comunidad microbiana sésil caracterizada por células que están
unidas irreversiblemente a un sustrato o interfaz o entre ellas mismas, que están
embebidas en una matriz de sustancias poliméricas extracelulares que han producido
ellas mismas, y que exhiben un fenotipo alterado con respecto a la velocidad de
crecimiento y a la expresión génica. Los biofilms pueden estar constituidos por
monocultivos, por un conjunto de especies o por diversos fenotipos de una misma
especie.
Los biofilms vivos, completamente hidratados, están compuestos por células
(~15% en volumen) y por el material de la matriz (~85%), encontrándose las células
dispuestas en microcolonias situadas en “torres” y “setas” rodeadas por una matriz de
polímeros extracelulares. Entre las microcolonias que contienen las células sésiles se
intercalan canales de agua abiertos, por los cuales circula el agua del medio
generando flujos convectivos.
La matriz de polímeros extracelulares del biofilm la forman una mezcla de
polisacáridos, glicoproteínas y proteínas, siendo los primeros los principales
componentes del mismo, tanto por su mayor participación cuantitativa como por su
especial importancia en la arquitectura del biofilm. Los polisacáridos extracelulares
bacterianos que se pueden encontrar en los biofilms están constituidos por homo- y
heteropolisacáridos de glucosa, fucosa, manosa, galactosa, fructosa, piruvato y
complejos de ácido manurónico o glucurónico. Los distintos tipos de enlaces entre los
azúcares dan lugar a un gran número de polisacáridos diferentes, entre los que se
incluyen levanos, polimananos, dextranos, celulosa, amilopectina, glucógeno y
alginato.
Las células que forman el biofilm son más resistentes que las células planctónicas
(células que viven libres en el medio), y se cree que esto es debido a la protección
física que les confiere la matriz del biofilm o a una alterada fisiología de las células
bacterianas en el modo de crecimiento del biofilm. La naturaleza de la estructura del
biofilm y los atributos fisiológicos de los organismos del biofilm les confieren una
resistencia inherente hacia los agentes antimicrobianos, independientemente de que
éstos sean antibióticos, desinfectantes, antisépticos o germicidas. Los mecanismos
responsables de esta resistencia pueden ser uno o varios de los siguientes:
i) Acceso reducido del agente antimicrobiano al interior del biofilm: Las moléculas
antimicrobianas deben difundir a través de la matriz del biofilm para inactivar las
células incluidas en ella. Las sustancias poliméricas extracelulares que constituyen
esta matriz representan una barrera difusional para estas moléculas, bien por afectar a
la velocidad de transporte de la molécula al interior del biofilm o bien por reaccionar
con ellas.
ii) Velocidad de crecimiento alterada de los organismos del biofilm: Otro
mecanismo propuesto para explicar la resistencia del biofilm frente a agentes
antimicrobianos es que las células asociadas al biofilm crecen significativamente más
lentamente que las células planctónicas y, como consecuencia de ello, toman más
lentamente los agentes antimicrobianos.
iii) Otros cambios fisiológicos debidos al modo de crecimiento del biofilm: Se ha
sugerido que la asociación bacteriana con una superficie puede originar la represión o
inducción de genes, que a su vez pueden causar numerosas respuestas fisiológicas.
Teniendo en cuenta el hecho de que los biofilms se componen de células y de
sustancias poliméricas extracelulares, tratamientos que bien eliminaran o bien
penetraran la matriz extracelular deberían ser efectivos en el control de los biofilms.
Entre estos tratamientos se encontraría la utilización de enzimas y mezclas de
enzimas. Aunque la matriz polimérica extracelular de los biofilms puede ser muy
variable, sobretodo entre diferentes organismos, debería ser posible identificar los
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 31/80

polisacáridos de un microorganismo concreto y tratar el biofilm con la enzima
específica para degradar dicho polisacárido.
Así, se ha descrito que biofilms formados por la bacteria Pseudomonas
aeruginosa, constituidos por una matriz que contiene el polisacárido alginato, pueden
ser degradados mediante la utilización de la enzima alginato liasa o alginasa. En otro
ejemplo, se ha demostrado que la enzima dispersina B, que cataliza la hidrólisis del
polisacárido poli-β-1,6-N-acetil-D-glucosamina, es capaz de causar la disrupción de
biofilms formados por diversas especies bacterianas. También han sido aplicadas
proteasas para el control de biofilms en superficies y en conducciones cerradas y para
la limpieza de lentes de contacto.
Sin embargo, aunque existen ejemplos como los arriba referidos de la utilización
de enzimas individuales para la eliminación de biofilms, la heterogeneidad y
complejidad de la matriz del biofilm, especialmente en relación a los polisacáridos
extracelulares, limita en gran medidad una estrategia de este tipo, y su adecuada
eliminación puede requerir la utilización de mezclas complejas de enzimas que
contengan un amplio rango de actividades diferentes y complementarias. Además, la
disponibilidad comercial de ciertas enzimas individuales, tales como las alginasas, es
reducida, lo que conlleva que sus costes sean elevados. Por el contrario, existe en el
mercado una enorme gama de preparaciones enzimáticas de uso industrial de origen
microbiano, conteniendo diversas mezclas de actividades enzimáticas y disponibles a
unos costes relativamente reducidos, que podrían ser potencialmente utilizadas en la
eliminación de los biofilms. Algunas de estas preparaciones enzimáticas comerciales
han sido ya evaluadas en este sentido, entre las que preparaciones como Pectinex
Ultra SP, Pandion, Resinase A2X, Spezyme GA300 y Paradigm, han mostrado cierta
capacidad de eliminar biofilms. A modo de ejemplo, la preparación Pectinex Ultra SP
es producida por el hongo Aspergillus aculeatus, y entre las enzimas que contiene se
han descrito actividades arabinofuranosidasa, endoglucanasa II, pectina liasa,
poligalacturonasa I, ramnogalacturonano acetil esterasa, ramnogalacturonasa a,
ramnogalacturonasa b y xilanasa I.
Limpieza superficial del material de piedra de edificios.
Otro campo en el que puede se puede aplicar la biotecnología es el de la limpieza,
conservación y mantenimiento de edificios, con especial relevancia en el caso de
edificios históricos. Estas actividades tienen como finalidad la eliminación de los
depósitos perjudiciales que recubren las fachadas y cubiertas de los edificios, y así
ayudar a prevenir su futuro deterioro.
Uno de los tipos de depósito más habituales es el denominado “costra negra”
(black crust). La costra negra es una capa superficial deteriorada del material de
piedra, formada espontáneamente por la interacción entre un sustrato calcáreo y la
atmósfera contaminada, en un ambiente húmedo y en zonas protegidas de la lluvia. Su
mecanismo de formación se suele considerar que está mediado por la transformación
química del sustrato de calcita (carbonato cálcico) en yeso (sulfato cálcico), provocado
por el dióxido de azufre presente en la atmósfera, junto con la deposición de mineral y
partículas de humo. El yeso formado en las superficies es muy dañino para las
mismas, provocando entre otras cosas una marcada tendencia a desconcharse. A
causa de ello, la costra negra debe ser convenientemente retirada para una eficaz
conservación de los edificios históricos.
Tradicionalmente, las tareas de limpieza y eliminación de la costra negra se han
realizado exclusivamente mediante tratamientos químicos. Estos tratamientos
presentan, sin embargo, algunos problemas, ya que pueden afectar negativamente al
material de piedra de las fachadas, además de emplear productos químicos
contaminantes y tóxicos.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 32/80

En las últimas décadas ha sido propuesta una tecnología de limpieza alternativa
basada en el empleo de microorganismos, concretamente bacterias reductoras del
sulfato del género Desulfovibrio. Estas bacterias se conoce que son capaces de
convertir el yeso en calcita, lo que abría la posibilidad de que fueran utilizadas como
tratamiento de limpieza y, a la vez, como tratamiento de conservación. Más
recientemente, este tratamiento biotecnológico ha sido perfeccionado para evitar la
precipitación de los sulfuros generados por las bacterias como consecuencia de la
reducción de los sulfatos, gracias a la utilización de sistemas de aplicación mejorados
y al uso de cepas aerotolerantes de las bacteria. La presencia de calcita tras el
tratamiento de limpieza se debe probablemente a la actividad de calcificación de las
bacterias: el calcio liberado por la disolución del yeso reacciona con el carbonato
proveniente del CO2 producido por las bacterias y forma la calcita. Esta conversión
resultante de la actividad microbiana se considera que es altamente beneficiosa para
los materiales de los edicifios, ya que el tratamiento no sólo supone un proceso de
limpieza, sino también un tratamiento de consolidación. Además, se trata de un
tratamiento totalmente respetuoso con el medio ambiente, ya que los únicos residuos
que se producen son los gases generados por el metabolismo bacteriano de los
sulfatos, que pasan a la atmósfera y no suponen mayor problema por su escasa
cuantía. Por último, a diferencia de los tratamientos químicos de limpieza, los
tratamientos microbianos no afectan a la denominada “pátina noble”, un depósito que
se produce naturalmente sobre la superficie del material de piedra como consecuencia
del envejecimiento de los edificios, y que es conveniente conservar ya que proporciona
un cierto carácter a los mismos.
Referencias: 32, 33, 34, 35, 36, 37.
7.2.4. Biotensioactivos
Los tensioactivos constituyen una importante familia de productos químicos
industriales que son ampliamente utilizados en la práctica totalidad de los sectores de
la industria moderna. Durante la última década la demanda global de tensioactivos ha
crecido alrededor del 300% y su producción mundial actual sobrepasa los tres millones
de toneladas anuales. De esta producción, alrededor del 54% se utiliza en detergentes
para productos textiles y productos de limpieza para el hogar, con sólo el 32%
destinado a usos industriales.
Un tensioactivo o agente tensoactivo es una sustancia que provoca un descenso
significativo de la tensión superficial de una disolución. En lo referente al papel de los
tensioactivos en los detergentes y productos de limpieza, el descenso de la tensión
superficial facilita la eliminación de las partículas de la suciedad de las superficies
sólidas. Los tensioactivos son moléculas que contienen un segmento liposoluble
(soluble en aceite) y otro hidrosoluble (soluble en agua o disolventes polares), lo que
hace que sean parcialmente solubles tanto en agua como en aceite, permitiéndole
ocupar la interfase. Así pues, su cometido es reducir la tensión superficial y las
tensiones interfaciales entre moléculas individuales en la superficie y la interfase,
respectivamente. Tienen propiedades emulsionantes.
Las propiedades y usos de los tensioactivos provienen de dos propiedades
fundamentales de estas sustancias: de una parte, su capacidad de adsorberse a las
interfases y, de otra parte, su tendencia a asociarse para formar estructuras
organizadas.
• Adsorción: En vista de su dualidad polar-apolar, una molécula de tensioactivo
no puede satisfacer su doble afinidad ni en un solvente polar, ni en un solvente
orgánico. Por ello, cuando una molécula de tensioactivo se encuentra en un
sistema de dos fases polar-apolar tiende a migrar a la interfase, orientándose
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 33/80

de manera a que el grupo polar esté en la fase polar y el grupo apolar en la
apolar. Este fenómeno se denomina adsorción. La adsorción de un tensioactivo
en una interfase produce, en general, una reducción de la tensión superficial o
interfacial, lo cual favorece la deformación y la ruptura de la interfase, la
formación de sistemas dispersos como las emulsiones o las espumas y, en
definitiva, la limpieza.
• Asociación: Cuando a una solución se le añade cada vez más tensioactivo,
este comienza por adsorberse a las interfases disponibles y, una vez ocupadas
éstas, su concentración en forma libre aumenta hasta que, alcanzada cierta
concentración, se produce la formación de micelas. Las micelas podrían
describirse como estructuras cerradas formadas por moléculas de tensioactivos
en las cuales las moléculas de éstos se encuentran orientadas de modo que
sus partes polares queden expuestas en el lado del disolvente (si se trata de un
disolvente polar como el agua) y sus partes apolares encerradas en el interior y
aisladas del disolvente. En el caso de un disolvente apolar, la orientación sería
la opuesta. Las micelas son responsables de una propiedad fundamental de las
soluciones de tensioactivos: su poder solubilizante.
La mayoría de los tensioactivos disponibles comercialmente son principalmente
tensioactivos químicos derivados del petróleo. Sin embargo, los rápidos avances en el
campo de la biotecnología y la creciente conciencia entre los consumidores en relación
con el medio ambiente, junto con las nuevas normas legislativas que se esperan en el
futuro próximo, han proporcionado un importante impulso a que los tensioactivos
biológicos o biotensioactivos puedan ser seriamente considerados como posibles
alternativas a los productos existentes.
Los biotensioactivos podrían definirse como aquellas moléculas con propiedades
tensoactivas producidas por organismos vivos. Aunque, en principio, cualquier ser vivo
puede producir biotensioactivos, la mayor atención en este campo se ha dirigido hacia
los producidos por microorganismos, por la mayor simplicidad y capacidad de su
producción a nivel industrial.
El interés por los biotensioactivos microbianos ha aumentado en los últimos años
debido a sus características, que los hacen especialmente apropiados para diversas
aplicaciones. Entre estas propiedades positivas se podrían mencionar su diversidad,
selectividad y especificidad, estabilidad frente a temperatura, pH y concentración de
sales, efectividad bajo condiciones extremas en pequeñas cantidades, baja toxicidad,
inocuidad frente al medio ambiente, biodegradabilidad, posibilidad de producción a
gran escala mediante fermentación, producción a partir recursos renovables, y sus
aplicaciones potenciales para la protección del medio ambiente en procesos de
biorremediación. En concreto, sus propiedades relacionadas con su biodegradabilidad
y baja toxicidad son muy apropiadas para cumplir con la Directiva Europea sobre
Tensioactivos (EC No: 648/2004).
Además de su aplicación en detergentes y productos de limpieza, que es el tema
tratado en este informe, los biotensioactivos pueden encontrar también acomodo en
una gran variedad de potenciales aplicaciones industriales, entre las que se incluyen:
la mejora en la recuperación de petróleo, el tratamiento de los lodos de perforación, la
biorremediación de contaminantes insolubles en agua, la salud y el cuidado personal,
el procesamiento de alimentos, las formulaciones cosméticas y de jabones, los
sistemas de administración de fármacos dérmicos y transdérmicos, y como
biofungicidas.
Los tensioactivos microbianos son generalmente moléculas complejas que cubren
un amplio rango de estructuras químicas, incluyendo péptidos, ácidos grasos,
fosfolípidos, glicolípidos, antibióticos, lipopéptidos, etc. Los microorganismos también
producen en algunos casos tensioactivos que son combinaciones de muchas
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 34/80

estructuras químicas, como por ejemplo los tensioactivos microbianos poliméricos.
Muchos tensioactivos microbianos han sido purificados y sus estructuras químicas son
conocidas. En la tabla 4 se muestra un listado con algunos de los principales
biotensioactivos conocidos y los microorganismos que los producen.
Biotensioactivo Microorganismo
Glicolípidos
Ramnolípidos P. aeruginosa
Pseudomonas sp.
Bacillus sp. AB-2
Trehalolípidos R. erythropolis
N. erythropolis
Mycobacterium sp.
Soforolípidos T. bombicola
T. apicola
T. petrophilum
Celobiolípidos U. zeae, U. maydis
Lípidos de trehalosa, sacarosa y fructosa Arthrobacter sp.
Lípidos de manosileritritol C. antarctica
Lipopéptidos y lipoproteínas
Péptido-lípido B. licheniformis
Arthrobacter MIS38
Serrawettina S. marcescens
Viscosina P. fluorescens
Surfactina B. subtilis
B. pumilus
Subtilisina B. subtilis
Gramicidinas B. brevis
Polimixinas B. polymyxa
Proteína-lípido-carbohidrato C. hydrocarbolastus
Hidrocarburo-lípido-proteína Bacillus sp. C 14
Ácidos grasos, lípidos neutros y fosfolípidos
Ácidos grasos C. lepus
Ácido espiculospórico P. spiculisporum
Lípidos neutros N. erythropolis
C. pasteurianum
Fosfolípidos T. thiooxidans
C. insidiosum
Tensioactivos poliméricos
Emulsan A. calcoaceticus
Biodispersan A. calcoaceticus
Manano-lípido-proteína C. tropicalis
Liposan C. lipolytica
Carbohidrato-proteína-lípido P. fluorescens
D. polymorphis
Proteína PA P. aeruginosa
Hetropolisacáridos Arthrobacter RAG-1
Biotensioactivos particulados
Vesículas y fímbrias A. calcoaceticus
Células enteras Diversas bacterias
Tabla 4. Ejemplos de tensioactivos de origen microbiano.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 35/80

Dos de los biotensioactivos mejor conocidos y que incluso se producen a nivel
industrial son los denominados ramnolípidos y soforolípidos (figura 4). Los
ramnolípidos son biotensioactivos producidos por bacterias del género Pseudomonas
que están constituidos por una o dos unidades del monosacárido ramnosa unidas a un
3-hidroxiácido (generalmente ácido 3-hidroxidecanoico), que a su vez se une a otra
unidad del ácido. Poseen unas excelentes propiedades detergentes, lo que ha llevado
a su producción comercial como agentes utilizados en remediación de suelos y para
combatir la contaminación marina por petróleo. Aunque las principales especies
productoras son patógenas, se han desarrollado nuevas cepas recombinantes que no
lo son y que pueden producir por fermentación hasta 100 g/L de ramnolípidos.
Los soforolípidos, por su parte, son producidos por algunas especies de levaduras,
especialmente Candida bombicola. Estos biotensioactivos están constituidos por el
azúcar soforosa (β-D-Glucosa-(1→2)-D-Glucosa) unido a un ácido graso 17-hidroxi-
C18 saturado o monoinsaturado (cis-9). El grupo carboxílico del ácido graso se suele
encontrar generalmente unido al grupo 4’-hidroxilo de la segunda unidad de glucosa
formando una lactona, aunque puede estar también unido y poseer de este modo unas
propiedades de detergencia superiores. Además, uno o ambos de los grupos 6hidroxilo
de las unidades de glucosa se encuentran acetilados. Estos compuestos son
producidos a escala comercial mediante fermentación, con rendimientos que pueden
alcanzar valores tan elevados como 300 g/L. Los soforolípidos se utilizan actualmente
en cosmética como desodorante y como agentes anticaspa y bacteriostáticos.
Figura 4. Estructuras químicas de los biotensioactivos microbianos ramnolípidos y
soforolípidos.
Referencias: 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 36/80

7.2.5. Fragancias y aromas de origen biotecnológico
El tamaño de la industria mundial de las fragancias y aromas es muy importante en
términos económicos. Aunque en este campo se conocen del orden de 6500
compuestos naturales y 10000 sintéticos, sólo unos pocos centenares se utilizan
habitualmente en la fabricación comercial de fragancias y aromas y, de ellos,
sólamente unos 400 se fabrican en una escala superior a la tonelada anual. Cerca del
80% de estos productos son producidos mediante síntesis química.
La producción actual de fragancias y aromas descansa fundamentalmente sobre
dos vías: la extracción a partir de fuentes vegetales o animales, y la síntesis química.
De ellos, únicamente los primeros son considerados como productos naturales. Sin
embargo, por razones obvias, el suministro de fragancias y aromas naturales presenta
una capacidad bastante limitada, lo que hace que se estén buscando nuevas vías
alternativas de producción, entre las cuales una de las más prometedoras es la
biotecnología.
Las fragancias y aromas naturales son producidos por seres vivos, vegetales en la
mayoría de los casos, lo que implica que tales organismos poseen las herramientas
(enzimas) necesarias para su síntesis. La posibilidad de transferir esas capacidades a
microorganismos, para que éstos produzcan esos compuestos mediante procesos de
fermentación, o de utilizar esas enzimas aisladamente en procesos de conversión
biocatalítica, son las dos alternativas que ofrece la biotecnología para abordar esta
cuestión. Además, este tipo de aproximación ofrece una ventaja adicional, cual es que
las legislaciones europeas y americana clasifican a los productos obtenidos mediante
estos procedimientos como productos naturales.
Pero los microorganismos pueden utilizarse no sólo como meros receptores de la
maquinaria de síntesis de fragancias y aromas de organismos superiores, sino que
muchos de ellos son ya productores naturales de numerosos compuestos de este tipo,
tal como se muestra en la tabla 5. Lo cual significa que pueden ser seleccionados
determinados microorganismos para producir ciertos compuestos y que puede
desarrollarse a partir de ellos nuevas cepas productoras de mayor capacidad,
empleando tecnologías de mejora genética e ingeniería metabólica.
Adicionalmente a las ventajas habituales que ofrecen los procesos biotecnológicos
en general, relacionadas con la sostenibilidad y la posibilidad de producciones a gran
escala, en el caso concreto de la producción de fragancias y aromas la biotecnología
ofrece otra muy importante, como es que los procesos enzimáticos son altamente
específicos. Esto viene a cuento por el hecho de que muchos aromas y fragancias son
compuestos bioactivos y, además, son quirales, lo cual significa que únicamente uno
de los posibles enantiómeros es activo. Esta percepción del olor dependiente de la
quiralidad ha sido sobradamente demostrada en algunos casos concretos, en los que
los umbrales de percepción del olor entre los diferentes isómeros ópticos pueden
variar en varios órdenes de magnitud de concentraciones. El empleo de enzimas
puede, en este sentido, aportar esa especificidad que permita la síntesis del isómero
activo exclusivamente.
Son muy numerosos los estudios que se están realizando sobre la posibilidad de
producir determinadas fragancias y aromas mediante el empleo de tecnologías
encuadradas dentro del campo de la biotecnología. Algunos de ellos, como los casos
de acetoína y diacetilo, ya fueron tratados en el informe del año 2008 referido a los
productos químicos básicos, por lo que para una mayor información sobre ellos nos
remitimos a dicho informe. Como muestra de otros procesos, a continuación se
tratarán algunos de ellos de especial interés.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 37/80

Compuesto Microorganismo
Hongos
Vainillina Pycnoporous cinnabarinus
Benzaldehído Ischnoderma benzoinum
4-Metoxibenzaldehído Ischnoderma benzoinum
Metil antranilato Pycnoporous cinnabarinus
Trametes sp.
4-(4-Hidroxifenil)-2-butanona Nidula niveo-tomentosa
Methyl salicilato Phellinus sp.
Metil benzoato, etil benzoato Polyporus tuberaster, Phellinus sp.
2-Feniletanol Ascoidea hylecoeti
Volátiles de musgo de roble Polyporus sp.
Lentionina Lentinus edodes
1-Octen-3-ol, 1-octen-3-ona Lentinus edodes, Grifola frondosa,
Pleurotus pulmonarius
Citronellol Mycena pura
Linalool Wolfiporia cocos
Cumarinas Pleurotus euosmus
Metil cetonas Aspergillus niger, Penicillium sp.,
Aureobasidium pullulans
Pirazinas Aspergillus sp., Penicillium sp.
Lactonas Numerosos hongos
Ésteres de ácidos grasos de cadena larga Rhizopus arrhizus
Jasmonatos Botryodipoldia theobromae,
Gibberella fujikuroi
Volátiles conteniendo azufre Marasmius alliaceus
Levaduras
Furaneol Zygosaccharomyces rouxii
Lactonas Numerosas levaduras
Lactonas macrolíticas Torulopsis bombicola
Feniletanol y sus ésteres Kluyveromyces sp.
Citronellol, geraniol, linalool Kluyveromyces lactis
Bacterias
Diacetilo Lactobacillus lactis
Ácidos grasos de cadena corta Acetobacter aceti,
Gluconobacter oxydans,
Propionibacterium sp.,
Clostridium sp., Fusarium sp.
Metil cetonas Pseudomonas oleovorans
Geosmina Streptomyces citreus
Pirazinas Bacillus sp., Pseudomonas sp.
2-Acetil-1-pirrolina Bacillus cereus
Nootkatone Bacterias del suelo
Enterobacteriaceae
Borneol, isoborneol Pseudomonas pseudomallei
β-Ionona Xantina oxidasa (enzima)
Tabla 5. Algunos ejemplos de compuestos químicos utilizados como fragancias y
aromas sintetizados por microorganismos.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 38/80

Producción biotecnológica de vainillina.
La vainillina (4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído) es uno de los compuestos
aromatizantes más importantes y apreciados, empleado ampliamente en productos
alimentarios, perfumes, cosméticos y farmacéuticos, con un mercado global superior a
los 180 millones de dólares. La vainillina natural se extrae de las semillas presentes en
las vainas de la planta de la vainilla (Vanilla planifolia), tras ser sometidas a un proceso
de curación, y supone menos de 1% de la producción mundial. La ruta dominante de
producción de vainillina con gran diferencia es la síntesis química, fundamentalmente
a partir de diversos compuestos fenólicos de origen natural derivados de la madera,
tales como lignina, coniferina, el glucósido del coniferil alcohol, guayacol, ácido ferúlico
o eugenol.
El elevado precio de la vainillina natural y el creciente interés por los productos
naturales han impulsado la búsqueda y desarrollo de procesos alternativos de
producción de este compuesto, en especial procesos microbianos. En este sentido hay
que recordar que tanto las legislaciones de la Unión Europea como de los Estados
Unidos indican que se puede aplicar el término “natural” a un producto cuando éste se
obtiene de una materia prima natural mediante procedimientos biológicos (por ejemplo,
utilizando enzimas o células) o procesos suaves (por ejemplo, extracción o
destilación). Esto significa que la vainillina producida mediante el uso de la
biotecnología es considerada como natural. Estas consideraciones han hecho que en
los últimos años se hayan realizado numerosos estudios sobre la biosíntesis de
vainillina natural empleando microorganismos y enzimas.
La mayoría de los procesos que se están investigando se basan en
biotransformaciones de diversos precursores de origen natural, como eugenol,
isoeugenol y ácido ferúlico (figura 5), catalizadas por diversos hongos y bacterias o
enzimas aisladas a partir de ellos. Por ejemplo, ha sido descrita la conversión de
isoeugenol en vainillina por una cepa de la bacteria Pseudomonas putida, con
producciones de hasta 16 g/L y rendimientos del 71%. Otro procedimiento descrito
implica un proceso en dos pasos, en el cual el hongo Aspergillus niger transforma el
ácido ferúlico en ácido vainillínico, que es posteriormente convertido en vainillina por
acción de otro hongo (Pycnoporus cinnabarinus o Phanerochaete chrysosporium),
resultando en producciones superiores a 1 g/L.
Figura 5. Precursores y biotransformaciones implicados en la síntesis microbiana de
vainillina.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 39/80

Como alternativa a este tipo de estrategia, recientemente ha sido planteada la
posibilidad de sintetizar la vainillina “de novo” mediante fermentación a partir de
azúcares, empleando levaduras recombinantes. Estas cepas de levadura, de las
especies Schizosaccharomyces pombe y Saccharomyces cerevisiae, han sido creadas
mediante tecnología de ingeniería metabólica con la introducción en ellas de diversos
genes procedentes de hongos, bacterias, plantas e, incluso, humanos y, aunque las
producciones obtenidas son todavía modestas, del orden de 45 mg/L, abren una
nueva vía de producción de vainillina basada en la fermentación de azúcares,
totalmente diferente de los procedimientos basados en biotransformaciones que
actualmente dominan el panorama del estado del arte.
Producción biotecnológica de γ-decalactona.
Las lactonas son compuestos muy apreciados en la industria de las fragancias por
sus acusados aromas frutales. Entre ellas, una de las más utilizadas y de mayor
interés es la γ-decalactona, compuesto líquido incoloro, soluble en disolventes
orgánicos, de aroma frutal a melocotón y comestible (se utiliza como aditivo
alimentario).
La γ-decalactona es ampliamente utilizada como aditivo aromatizante en diversas
áreas, incluyendo la alimentación, detergentes, cosmética (jabones, champúes,
cremas, colonias, perfumes, etc.), productos para el hogar, productos de higiene
personal (dentífricos y colutorios), tejidos, ambientadores y sustancias absorbe olores,
y productos farmacéuticos.
Figura 6. Ruta metabólica de síntesis de γ-decalactona a partir del ácido ricinoleico.
Se conocen un buen número de microorganismos que sintetizan γ-decalactona,
entre los que se incluyen bacterias, hongos y levaduras, tales como Trichoderma
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 40/80

harzianum, Yarrowia lipolytica, Sporidiobolus salmonicolor, Pityrosporum sp. y Pichia
guilliermondii. Aunque se han postulado varias rutas metabólicas implicadas en la
biosíntesis de γ-decalactona, la más comúnmente aceptada es la que parte del ácido
ricinoleico (figura 6). Éste sufre cuatro pasos consecutivos de oxidación para generar
el ácido 4-hidroxidecanoico, que finalmente es convertido en γ-decalactona mediante
una reacción de ciclación.
Los estudios más antiguos sobre la producción de γ-decalactona datan de la
década de 1930 y estaban basados en la levadura Sporidiobolus salmonicolor. En la
década de 1970 se retomaron estos estudios y desde entonces se ha profundizado en
el conocimiento del proceso, al punto de que hoy en día es el microorganismo más
utilizado y de mayor éxito en la producción de γ-decalactona. Las mayores
producciones reportadas alcanzan valores de hasta 5,5 g/L del compuesto en
fermentaciones realizadas durante siete días. Otro de los microorganismos con mayor
capacidad de producción de γ-decalactona es otra levadura, Yarrowia lipolytica, con la
que se han descrito producciones de 4-5 g/L. El resto de referencias con otros
microorganismos indican producciones mucho más modestas, del orden de unos
cientos de miligramos por litro.
Referencias: 4, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59.
7.2.6. Ingredientes para artículos de higiene y cuidado personal
Enzimas.
Los productos de higiene y de cuidado personal constituyen un área de aplicación
de las enzimas relativamente nueva y todavía de reducido volumen, si bien con unas
grandes expectativas de crecimiento.
Una de las aplicaciones más extendidas actualmente es su uso en la limpieza de
lentes de contacto, para lo que se emplean soluciones que contienen enzimas de las
familias de las proteasas y lipasas, cuya finalidad es la eliminación de las
acumulaciones de proteínas y grasas, respectivamente, adheridos a la superficie de
las lentes. Además, algunas de las soluciones limpiadoras que se emplean
actualmente contienen peróxido de hidrógeno, que se emplea para desinfectar las
lentes de contacto. El peróxido de hidrógeno residual que permanece tras la
desinfección debe ser eliminado para evitar daños en el ojo, lo cual se puede realizar
mediante el empleo de otra enzima, la catalasa, que degrada dicho compuesto a
oxígeno y agua.
Por otra parte, algunos dentífricos contienen también enzimas, concretamente
glucoamilasa y glucosa oxidasa, que actúan de modo concertado. El razonamiento de
su uso es el siguiente. La α-amilasa que forma parte de la saliva degrada parcialmente
los restos de almidón presentes en la cavidad oral tras la toma de alimentos y genera
diversos oligómeros de glucosa. La glucoamilasa contenida en el dentífrico libera a
partir de esos oligómeros moléculas de glucosa que, por acción de la glucosa oxidasa,
es convertida en ácido glucónico, con la liberación asociada de peróxido de hidrógeno,
y ambos compuestos, ácido glucónico y peróxido de hidrógeno, actúan como
desinfectantes.
De un modo similar a lo arriba indicado para las lentes de contacto, también se
utilizan soluciones enzimáticas para la limpieza de dentaduras postizas,
fundamentalmente proteasas para la eliminación de restos de proteína.
Xilitol.
El xilitol es un azúcar-alcohol de cinco átomos de carbono que presenta un
elevado poder edulcorante, lo que unido a que no precisa de la acción de la insulina
para su metabolismo ha hecho que se utilice como un edulcorante alternativo a los
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 41/80

actualmente empleados en la industria alimentaria. Su interés en productos de higiene
y cuidado personal deriva de sus propiedades anticariogénicas, ya que inhibe a las
bacterias que causan la caries, Streptococcus mutans y S. sobrinus, que son
incapaces de metabolizar este compuesto. A causa de ello, el xilitol se ha incorporado
a numerosos productos de higiene oral, tales como chicles, dentífricos y colutorios, a
los que proporciona, en conjunción con otros ingredientes, sus propiedades
protectoras de las piezas dentales.
En la actualidad el xilitol se produce a nivel industrial mediante hidrogenación
catalítica de la xilosa en condiciones de temperatura y presión elevadas. Este proceso
químico es laborioso, costoso, y con elevados requerimientos energéticos. Además, la
xilosa requerida deriva de hidrolizados de hemicelulosa procedente de materiales
lignocelulósicos, fracciones que contienen diversos azúcares y polímeros que
requieren costosos tratamientos y separaciones que dificultan y encarecen el proceso.
Como consecuencia de ello, se están estudiando estrategias alternativas de producir
xilitol de un modo más económico y eco-eficiente, y entre ellas la producción
microbiana mediante fermentación de xilosa se presenta como el procedimiento más
atractivo.
En este contexto, han sido realizados diversos estudios sobre la capacidad de
diferentes microorganismos para producir xilitol, y se ha encontrado que la mayoría de
ellos son levaduras pertenecientes al género Candida (C. boidinii, C. guilliermondii, C.
parapsilosis, C. pelliculosa, C. shehatae y C. tropicalis) y otros géneros emparentados
(Debaryomyces hansenii y Pichia stipitis). El xilitol es el producto principal de la
reducción de la xilosa por estas levaduras. Entre todas ellas, C. tropicalis, P. stipitis y
Saccharomyces cerevisiae recombinante han sido las principalmente utilizadas en la
producción de xilitol, con la ventaja para las dos primeras que son utilizadores
naturales de xilosa y que mantienen el balance redox durante la acumulación de xilitol.
En las levaduras productoras de xilitol, la xilosa es reducida a xilitol por una xilosa
reductasa dependiente de NADH o NADPH. El xilitol producido puede ser secretado
desde las células o, alternativamente, oxidado a xilulosa por una xilitol deshidrogenasa
dependiente de NAD o NADP. La relación entre las actividades xilosa reductasa y
xilitol deshidrogenasa, en conjunción con el sistema regenerador de los cofactores, es
el principal punto de regulación metabólica de la producción de xilitol. En general, la
formación de xilitol se encuentra favorecida bajo condiciones de limitación de oxígeno,
a causa de la acumulación de NADH y la subsecuente inhibición de la xilitol
deshidrogenasa dependiente de NAD. El crecimiento celular depende de alguno de los
productos metabólicos anteriores y es también necesario que el cofactor sea
regenerado. Por lo tanto, para obtener elevados rendimientos de xilitol, las cantidades
de xilosa convertida y de xilitol disponible para su posterior metabolismo deben
encontrarse bien balanceados.
Diversos aspectos nutricionales, fisiológicos, operacionales, genéticos y
metabólicos son importantes para la producción rentable de xilitol mediante
microorganismos a escala industrial. Muchos de ellos han sido ampliamente
estudiados y han dado como resultado grandes avances en el desarrollo de
procedimientos cada vez más eficientes de producción. Como consecuencia de estos
avances se han logrado procesos con unos rendimientos de xilitol que alcanzan
valores de hasta el 75-80% con respecto a la xilosa utilizada como sustrato.
Referencias: 60, 61.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 42/80

7.2.7. Enzimas en cosmética
La aplicación de enzimas en cosmética no ha alcanzado todavía un gran desarrollo
debido en parte a los problemas técnicos no resueltos aún relacionados con la
consecución o mantenimiento de la estabilidad y actividad enzimática. Por otro lado, la
imagen positiva que tienen las enzimas entre los consumidores ha impulsado nuevos
esfuerzos para encontrar nuevas áreas de aplicación de estos componentes en
productos cosméticos. Los avances logrados en los últimos tiempos en la creación de
sistemas enzimáticos estables en las formulaciones cosméticas han ayudado en este
sentido y han permitido ampliar el catálogo de enzimas utilizados. En la tabla 6 se
muestran algunas de las enzimas que ya se emplean en la actualidad como
ingredientes en formulaciones cosméticas.
Enzima Tipo Función
Amilasa Polisacarasa Acondicionamiento de la piel
Glucoamilasa Polisacarasa Acondicionamiento de la piel
Desoxirribonucleasa Nucleasa Acondicionamiento de la piel
Glucosa oxidasa Oxidasa Estabilizante
Lactoperoxidasa Peroxidasa Estabilizante
Oxidorreductasas Oxidorreductasas Acondicionamiento de la piel
Enzimas placentales Varios tipos Acondicionamiento de la piel
Proteasas Proteasas Acondicionamiento de la piel
Superóxido dismutasa Superóxido dismutasa Antioxidante
Subtilisina Proteasa Queratinolítica
Sutilaínas Proteasa Queratinolítica
Ureasa Hidrolasa Control de la viscosidad
Tabla 6. Ejemplos de enzimas utilizadas en productos cosméticos.
Una de las áreas de aplicación más extendidas es el uso de enzimas,
particularmente proteasas, en formulaciones para limpiar y suavizar la piel. Los
productos se aplican en forma de cremas cuyo propósito es desescamar la capa
superficial de piel muerta o dañada. Este tipo de aplicación no está exenta, sin
embargo, de algunos problemas que deben ser todavía resueltos, ya que la reacción
es difícil de parar y las enzimas continúan su acción penetrando incluso dentro de la
piel, causando irritación.
Uno de los ejemplos que mayores expectativas está creando en este campo es la
aplicación de enzimas en la protección de la piel. Concretamente se están
comenzando a utilizar enzimas que presentan la capacidad de capturar o eliminar
radicales libres, con la finalidad de evitar los daños en la piel causados por la
contaminación ambiental, bacterias, humo, luz solar u otros factores nocivos. En este
caso, el tipo de enzima que presenta un efecto más protector es la superóxido
dismutasa. Se ha propuesto la utilización de una combinación de superóxido
dismutasa y peroxidasa como agentes neutralizadores (scavengers) de radicales libres
en productos cosméticos por su capacidad de reducir el eritrema causado por la luz
ultravioleta cuando se aplican por vía tópica.
Otra aplicación en estudio es el uso de una peroxidasa, concretamente la
lactoperoxidasa, para evitar la contaminación microbiana de las formulaciones
cosméticas. La lactoperoxidasa es una enzima que cataliza la oxidación, a partir de
peróxido de hidrógeno, de diversos compuestos, tales como yodo y tiocianato,
resultando en la formación de derivados que presentan actividad antimicrobiana contra
un amplio rango de microorganismos, entre los que se incluyen bacterias, hongos y
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 43/80

levaduras. Este sistema debe incluir, además de la lactoperoxidasa, otros elementos,
como yodo, tiocianato y peróxido de hidrógeno. Los mejores resultados se obtienen
cuando el peróxido de hidrógeno es generado enzimáticamente por una segunda
enzima, la glucosa oxidasa, que lo produce como resultado de la oxidación de la
glucosa (a ácido glucónico) por el oxígeno.
El campo de los productos para desteñir y teñir el cabello también ha encontrado la
alternativa de la utilización de enzimas. La tinción del cabello utiliza habitualmente
productos químicos severos que pueden dañar el pelo. Una alternativa es el empleo
de precursores de tintes que pueden ser oxidados a los compuestos químicos
colorantes activos, tales como melaninas, mediante la acción de la enzima lacasa. Por
otro lado, esta misma enzima puede ser también empleada, en conjunción o no con
otros productos químicos, en el proceso contrario, es decir, en el blanqueamiento del
cabello y de la piel.
Referencias: 62, 63, 64.
7.2.8. Cosmética: dihidroxiacetona como bronceador
La dihidroxiacetona es un compuesto natural no tóxico que, aparte de otras
utilidades como intermedio químico, fabricación de biopolímeros, emulsificante,
humectante, plastificante y síntesis de ciertos fungicidas, se utiliza principalmente en
cosmética como agente autobronceador, es decir, como bronceador en ausencia de
sol.
Las preparaciones autobronceadoras se han venido utilizando durante más de 50
años y son todavía muy populares a causa de que proporcionan una pigmentación
temporal a la piel que es muy similar al bronceado inducido por la radiación
ultravioleta. Además, la cada vez mayor preocupación y concienciación en torno a los
daños que la radiación ultravioleta puede causar sobre la piel ha hecho que la
aceptación de las formulaciones autobronceadoras que contienen dihidroxiacetona se
haya incrementado en los últimos años y, consecuencia de ello, haya aumentado su
demanda. En este sentido, es muy importante el hecho de que tanto la
dihidroxiacetona como el efecto bronceador que causa no presentan problemas de
toxicidad.
El mecanismo por el cual la dihidroxiacetona origina el bronceado es en realidad
un tipo de reacción muy conocida en química: la reacción de Maillard. Esta reacción
tiene lugar entre azúcares y proteínas, más concretamente entre los grupos carbonilo
de los azúcares y los grupos amino libres de las proteínas. La dihidroxiacetona se
considera a todos los efectos como un azúcar de tres átomos de carbono o triosa. En
el caso concreto de su efecto bronceador, la dihidroxiacetona reacciona con los grupos
amino libres de la proteína queratina presente en el stratum corneum de la piel o capa
más superficial de la epidermis, dando como resultado la formación de diversos
derivados coloreados o pigmentos, denominados melanoidinas, que presentan una
coloración similar a la melanina, la sustancia natural responsable del bronceado en
respuesta a la exposición a la radiación ultravioleta.
Producción biotecnológica de dihidroxiacetona.
Desde el punto de vista biotecnológico, la dihidroxiacetona se puede producir a
partir del glicerol mediante fermentación llevada a cabo principalmente por las bacteria
del ácido acético Gluconobacter oxydans (anteriormente denominada Acetobacter
suboxydans) y G. melanogenus. La bacteria G. oxydans, además del glicerol, es capaz
de oxidar otros polioles a cetonas, oxidaciones que son catalizadas por
deshidrogenasas unidas a la membrana plasmática y la cadena respiratoria, y cuyos
productos de oxidación se acumulan en el medio de cultivo. La enzima responsable de
la oxidación del glicerol a dihidroxiacetona parece ser una deshidrogenasa
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 44/80

dependiente del cofactor pirroloquinolina quinona, cuyo gen ha sido clonado. La
sobreexpresión de este gen en el mismo microorganismo ha resultado en incrementos
significativos en la producción de dihidroxiacetona, desde 200-280 mM en la cepa
original hasta 350 mM en la cepa modificada, a partir de 550 mM de glicerol.
Los procesos de producción de dihidroxiacetona mediante fermentación de glicerol
empleando la bacteria G. oxydans presentan dificultades derivadas de fenómenos de
inhibición por sustrato y producto. Gran parte de estos problemas han podido ser
resueltos mediante la optimización de las condiciones de cultivo, empleando un
proceso semicontinuo repetido en dos fases. La puesta en práctica de este proceso ha
conseguido rendir concentraciones finales de dihidroxiacetona en el caldo de
fermentación de hasta 220 g/L.
Aparte de estas bacterias, también han sido aislada una levadura, Pichia
membranifaciens, capaz de producir dihidroxiacetona a partir de glicerol, si bien en
unos niveles considerablemente inferiores a los logrados por G. oxydans, del orden de
13,5 g/L en las condiciones óptimas de cultivo.
Referencias: 65, 66, 67, 68, 69.
7.2.9. Cosmética: ácido hialurónico
El ácido hialurónico, o también llamado hialuronano, es un mucopolisacárido
natural, de estructura linear y gran viscosidad, compuesto por unidades de N-acetil-Dglucosamina
y ácido D-glucurónico ligadas por enlaces alternantes β (1→4) y β (1→3)
(figura 7). Las cadenas de ácido hialurónico presentan tamaños que pueden variar
entre 5.000 y 20.000.000 Da. En la naturaleza se encuentra presente en humanos y
otros vertebrados en el cordón umbilical, piel, humor vítreo, líquido sinovial, crestas de
gallo, y formando la cápsula mucoidea de ciertas bacterias gram positivas
(Estreptococos).
Figura 7. Estructura química de la unidad básica del ácido hialurónico.
Desde que se descubrió en el tejido humano y gracias a su alto grado de
biocompatibilidad, tanto el ácido hialurónico como sus derivados se han venido
empleando extensamente. En el área biomédica se utiliza como agente
viscoquirúrgico, como sustancia de relleno en implantes y permitiendo crear espacios y
lubricación entre tejidos. También es utilizado como lubricante en el tratamiento de
articulaciones artríticas y, en forma de microcápsulas, como soporte para sistemas de
liberación prolongada.
En el campo de la cosmética, el sector de mayor demanda, por su alta capacidad
de retener agua, se emplea como agente humectante o hidratante en cremas y
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 45/80

preparaciones para el tratamiento y cuidado de la piel. El ácido hialurónico posee la
capacidad de retener el agua en un porcentaje equivalente a miles de veces su peso.
Uno de sus usos más extendidos, conocidos y populares queda a medio camino
entre la medicina y la cosmética. Se trata de las inyecciones de ácido hialurónico bajo
la piel, de la cara principalmente, para añadir volumen a la misma y corregir y eliminar
defectos tales como arrugas, pliegues y cicatrices. Del mismo modo se emplea
también para el aumento del volumen de labios.
Producción biotecnológica de ácido hialurónico.
Hasta tiempos relativamente cercanos se ha venido empleando ácido hialurónico
mayoritariamente de origen animal, proveniente principalmente de las crestas de gallo
y del líquido sinovial bovino, lo que presenta varios inconvenientes. Económicamente
es poco rentable por su dificultad de purificación a causa de los complejos que forma
con proteoglicanos. Además, no es posible el control del peso molecular mientras es
sintetizado en los tejidos animales. Y, de forma importante en los últimos años, existe
un creciente rechazo social hacia el empleo de derivados de origen animal, por el
riesgo de contaminación viral y, en el caso de productos de origen bovino, por el riesgo
de transmisión del agente de la encefalopatía espongiforme bovina (BSE),
vulgarmente conocido como “mal de las vacas locas”.
Como alternativa a su purificación a partir de tejidos animales, en los últimos años
se ha extendido su producción mediante el empleo de tecnologías biotecnológicas de
fermentación microbiana. A los inconvenientes arriba indicados del origen animal se
contraponen las grandes ventajas del ácido hialurónico obtenido por biotecnología. Es
relativamente fácil de desarrollar, ya que aparece naturalmente en la capa mucoidea
de ciertas bacterias, y es indistinguible del de origen humano. Es posible controlar el
proceso de producción, la cantidad obtenida y las características del polímero,
fundamentalmente su peso molecular, del que dependen las propiedades
viscoelásticas del producto. Y, por último, comercialmente es más rentable; y tiene
mayor seguridad desde el punto de vista sanitario.
El ácido hialurónico es sintetizado por unas enzimas denominadas hialuronano
sintasas, que actúan extendiendo la longitud de las cadenas mediante la adición
repetida y alterna de N-acetil-D-glucosamina y ácido D-glucurónico al polisacárido
naciente.
En la naturaleza existen una serie de microorganismos que producen de un modo
natural ácido hialurónico. Se trata de ciertas especies patógenas de bacterias del
género Streptococci (Estreptococos) pertenecientes a los grupos A y C de Lancefield,
que producen una cápsula mucoidea de ácido hialurónico. Esta cápsula les sirve como
factor de biocompatibilidad, permitiendo a estas bacterias gram positivas escapar del
sistema inmunitario del huésped. Dentro de las especies de Estreptococos reportadas
como productoras de ácido hialurónico, las hay que son patógenas para humanos
(Streptococcus pyogenes) y patógenas para otros mamíferos (S. zooepidemicus, S.
equisimilis, S. equi).
En la bibliografía se encuentran numerosos trabajos que describen la producción
de ácido hialurónico mediante fermentación microbiana de diversas especies de
Estreptococos, de las que un porcentaje significativo de ellos se encuentra en forma
de patentes, lo que da una clara idea del interés económico del producto. Las especies
preferidas en dichos procesos son las que no son patógenas en humanos (S.
zooepidemicus, S. equisimilis, S. equi) y, además, utilizadas en forma de variantes
atenuadas, por evidentes motivos de bioseguridad tanto durante su manipulación
como en el producto final. Además, se ha buscado también que esas cepas no sean
productoras de hialuronidasa, la enzima responsable de la degradación del ácido
hialurónico, de modo que durante el cultivo no se produzca degradación de las
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 46/80

cadenas del polímero sintetizado, permitiendo la obtención de un producto de elevado
peso molecular.
A pesar de que el empleo de esas cepas de Estreptococos es el método más
extendido actualmente de producción de ácido hialurónico, no deja de presentar
algunos problemas relacionados con su pureza y la posible presencia de endotoxinas
en el producto final, habida cuenta de que se trata de especies patógenas, lo que
obliga a realizar costosas tareas de purificación. Como consecuencia de ello se ha
planteado la creación, mediante tecnologías de ingeniería genética, de nuevas cepas
recombinantes basadas en especies no patógenas. Entre estas nuevas cepas
destacan especies como Lactococcus lactis y Bacillus subtilis, que poseen la
calificación de GRAS (generally recognized as safe) y se consideran absolutamente
seguras desde el punto de vista sanitario. Estas bacterias, que no son productoras
naturales de ácido hialurónico, han sido convertidas en productoras mediante la
inclusión y expresión en ellas del gen que codifica la enzima responsable de su
síntesis, la hialuronano sintasa.
Referencias: 70, 71, 72, 73, 74.
7.2.10. Cosmética: α-hidroxiácidos
Los α-hidroxiácidos (AHAs) se han venido utilizando durante miles de años para
mejorar el aspecto de la cara y de la piel en general. El término α-hidroxiácido se
aplica a un grupo de ácidos orgánicos que presentan un grupo hidroxilo en el átomo de
carbono adyacente al grupo carboxilo. En cosmética se utilizan varios α-hidroxiácidos
de origen natural, entre los que se incluyen los ácidos glicólico, láctico, cítrico, tartárico
y málico. De todos ellos, los más utilizados con diferencia son los dos primeros,
especialmente el ácido glicólico.
En el campo de la cosmética, los α-hidroxiácidos se utilizan sobretodo en
tratamientos para el cuidado de la piel, como exfoliantes, ya que promueven la
desescamación y adelgazamiento del stratum corneum o capa externa de la piel.
Como consecuencia de este efecto, los α-hidroxiácidos suavizan la superficie de la
piel, aceleran su velocidad de recambio, disminuyen las pequeñas arrugas y estimulan
la producción de colágeno y elastina. También presentan un efecto humectante para
hidratar la piel y revierten el daño de la radiación solar sobre la misma. Se utilizan así
mismo en tratamientos para combatir el acné y la seborrea.
De los dos α-hidroxiácidos de mayor uso, el ácido láctico ya fue extensamente
tratado en el informe de Observatorio del año 2008 referido a los productos químicos
básicos, por lo que no será tratado nuevamente en este informe y nos centraremos
específicamente en el ácido glicólico.
Producción biotecnológica de ácido glicólico.
El ácido glicólico (ácido hidroxiacético) es el α-hidroxiácido más sencillo y se
encuentra presente en pequeñas cantidades en ciertos cultivos de azúcar y otras
plantas, de los que puede extraerse. Industrialmente, se produce mayoritariamente a
partir de materias primas petroquímicas, mediante reacción del ácido cloroacético con
NaOH, seguido de reacidificación.
Desde el punto de vista biotecnológico se conocen al menos dos rutas de
producción de ácido glicólico, mediante biocatálisis y mediante fermentación, la
primera de las cuales se utiliza incluso a nivel industrial.
La ruta biocatalítica más empleada se basa en la conversión de glicolonitrilo en
glicolamida catalizada por la enzima nitrilasa producida por ciertas especies
bacterianas, tales como Acidovorax facilis y Alcaligenes sp.. La glicolamida es
posteriormente hidrolizada a glicolato amónico. El proceso es muy eficiente, con
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 47/80

endimientos superiores al 90%. Mediante procedimientos de ingeniería de proteínas y
sobreexpresión se ha conseguido incrementar la actividad específica de la enzima
hasta 125 veces, lo que ha permitido mejorar aún más el proceso y aumentar la
productividad del mismo.
Una segunda ruta biocatalítica en desarrollo consiste en la oxidación de etilenglicol
a ácido glicólico catalizada por células en reposo de la bacteria Gluconobacter
oxydans. Esta bacteria se caracteriza por ser capaz de realizar la oxidación incompleta
de una amplia gama de sustratos, entre los que se encuentra el etilenglicol, reacciones
catalizadas por diversas enzimas deshidrogenasas y oxidasas presentes en su
membrana. A efectos de su aplicación industrial presenta el inconveniente de que
muestra un bajo rendimiento en cuanto a la formación de biomasa. Debido a ello se
han desarrollado diversos procedimientos de mejora de su cultivo, consiguiéndose
cultivos de alta densidad en modo fed-batch, con los que se han obtenido rendimientos
en la conversión cercanos al 90% tras 48 horas de reacción. Además, se ha
observado que el producto de la reacción, el ácido glicólico, causa inhibición por
producto, lo cual ha podido ser evitado mediante la inclusión en el medio de una resina
de adsorción que retira el producto formado. De este modo se ha conseguido
incrementar el rendimiento de la reacción y alcanzar niveles de ácido glicólico de hasta
93 g/L.
Por último, se ha desarrollado un procedimiento de producción de ácido glicólico
mediante fermentación de azúcares, empleando una cepa recombinante de la bacteria
Escherichia coli. Esta cepa ha sido modificada genéticamente para dirigir el
metabolismo de la glucosa hacia la síntesis de ácido glicólico, para lo cual se han
realizado las siguientes modificaciones: i) incrementar el flujo metabólico de la ruta del
glioxilato para incrementar la formación de éste, ii) introducir una NADPH glioxilato
reductasa para convertir el glioxilato en glicolato, iii) atenuar las rutas de consumo del
glioxilato a otros productos distintos del glicolato, y iv) atenuar el nivel de todas las
enzimas que metabolizan el glicolato. Aunque esta vía de síntesis de ácido glicólico
puede suponer una alternativa más sostenible a las realizadas mediante biocatálisis,
ya que es la única que emplea materias primas renovables, de momento no se
conocen sus posibilidades reales puesto que en la patente que describe el
procedimiento no se proporcionan detalles sobre rendimientos ni productividades, por
lo que es de esperar que todavía no serán muy importantes.
Referencias: 75, 76, 77, 78, 79.
7.2.11. Cosmética: otros ingredientes de origen biotecnológico
Hoy en día la industria cosmética ha alcanzado un gran desarrollo en respuesta a
las demandas de los consumidores. El éxito de los productos cosméticos se debe no
sólo al grado de bienestar que proporcionan, sino sobretodo a su efectividad, que
depende de la actividad biológica de algunos de los ingredientes que forman parte de
su composición. Los avances en los campos de la bioquímica y de la biotecnología
han permitido que se puedan descubrir nuevos principios activos con utilidad en el
campo de la cosmética y, a la vez, proporcionar nuevas vías más sostenibles para la
producción de estos ingredientes que constituyan alternativas a la extracción a partir
de materias primas naturales y a la síntesis química. En este apartado se hará un
recorrido por algunos de los ingredientes cosméticos en los que la biotecnología puede
jugar un importante papel en su producción y que no han sido tratados en los
anteriores apartados.
Coenzima Q10.
Los radicales libres están implicados en gran número de reacciones biológicas
adversas que causan procesos degenerativos en la piel. Entre ellos, son los radicales
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 48/80

libres del oxígeno, también denominados especies reactivas del oxígeno (ROS), los
que se encuentran en el inicio de la cascada de reacciones que son responsables de
los procesos de envejecimiento de la piel. Aparte de los procedentes de la actividad
metabólica endógena de las células de la piel, la principal fuente exógena de radicales
libres es la radiación ultravioleta. Los radicales libres generados por acción de la luz
ultravioleta sobre la piel son responsables del fotoenvejecimiento, formación de
arrugas, pigmentaciones y, en los peores casos, melanomas. Los productos
cosméticos diseñados para evitar estos efectos siguen dos estrategias diferentes:
impedir la formación de los radicales libres mediante el uso de filtros ultravioleta, y
neutralizarlos mediante el empleo de agentes antioxidantes.
Uno de los antioxidantes que está encontrando un uso cada vez mayor en
formulaciones cosméticas es la coenzima Q10. La coenzima Q10 o ubiquinona es una
coenzima de origen biológico formada por la unión de un anillo de 1,4-benzoquinona y
una cadena isoprenoide constituida por diez unidades de isoprenilo (figura 8).
Figura 8. Estructura química de la coenzima Q10.
A causa de sus valiosos usos, no sólo en cosmética, sino también en medicina
para el tratamiento de ciertas enfermedades, y de la creciente demanda por parte de
los consumidores, se han intentado desarrollar diversos bioprocesos para su
producción comercial. Estos bioprocesos, que son preferibles a su síntesis química por
la complicada estructura de la molécula, se basan en la utilización de bacterias. Han
sido así desarrollados procesos de fermentación empleando bacterias que sintetizan la
coenzima Q10 de un modo natural, entre las que se incluyen Agrobacterium
tumefaciens, Paracoccus denitrificans, Cryptococcus laurentii, Tricosporon sp.,
Sporobolomyces salmonicolor, y Rhodobacter sphaeroides. Los procesos han sido
desarrollados mediante la optimización del medio y las condiciones de cultivo, así
como mediante estrategias de mejora de cepas por mutagénesis química para
conseguir mutantes con productividades mejoradas. La coenzima Q10, por su
naturaleza hidrófoba, se encuentra incluida principalmente en el interior de las
membranas celulares, lo que implica que su contenido es bastante reducido y en las
fermentaciones se alcanzan unas producciones de unas decenas de miligramos por
litro en los casos más favorables. Como alternativa a los productores naturales se han
intentado también desarrollar cepas productoras recombinantes mediante técnicas de
ingeniería genética. Por ejemplo, a la bacteria Escherichia coli, que sólo puede
producir la coenzima Q8, le ha sido introducido el gen que codifica la enzima
decaprenil difosfato sintasa de A. tumefaciens o P. denitrificans para convertir la
coenzima Q8 en coenzima Q10, si bien de momento su capacidad de producción es
inferior a la de los productores naturales.
Ceramidas.
Las ceramidas son uno de los principales constituyentes de la piel, en concreto del
denominado stratum corneum. Se trata de lípidos complejos constituidos por un ácido
graso de cadena larga y esfingosina, un aminoalcohol insaturado de 18 átomos de
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 49/80

carbono, unidos por un enlace amida (figura 9). Las ceramidas juegan un importante
papel en el mantenimiento de la función de barrera de la piel y en el mantenimiento de
su contenido de agua. El envejecimiento de la piel trae consigo, entre otros efectos,
una disminución de su contenido en ceramidas, ya que los queratinocitos, las células
que las producen, van perdiendo su capacidad de sintetizarlas y, además, los jabones
y otros productos con actividad superficial van reduciendo la cantidad en ella presente.
Por ello, con la finalidad de ayudar a restaurar los niveles originales de lípidos en la
barrera lipídica de la piel, se han desarrollado complejos enriquecidos en ceramidas
que reproducen el contenido lipídico de la piel. La aplicación tópica de estos complejos
permite mantener la función de barrera de la piel, evitando las agresiones externas y la
pérdida de agua transepidérmica.
Figura 9. Estructura química de las ceramidas.
La síntesis química de ceramidas es un proceso costoso, por lo que el desarrollo
de métodos de producción alternativos y económicamente eficientes es de gran
interés. Una de estas alternativas la proporciona la biotecnología, mediante el uso de
enzimas. Las ceramidas pueden obtenerse a partir de la esfingomielina, que es uno de
los lípidos mayoritarios del tejido nervioso y es un derivado fosforilado de las
ceramidas. La hidrólisis enzimática de la esfingomielina, catalizada por una fosfolipasa
C, origina como uno de sus productos la ceramida correspondiente. Entre las enzimas
ensayadas, la que mostró una mayor capacidad de hidrólisis fue una enzima
proveniente de la bacteria Clostridium perfringens, empleando un proceso constituido
por un sistema de dos fases agua:disolvente orgánico.
Ésteres emolientes.
Los emolientes se consideran en general como sustancias que imparten suavidad
y sensación general de bienestar a la piel. Existen un gran número de compuestos que
presentan estas propiedades y que por ello se utilizan abundantemente en cosmética.
Los emolientes se suelen clasificar habitualmente en dos grupos principales:
hidrosolubles y liposolubles. Entre estos últimos se encuentran los denominados
ésteres emolientes, que son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, tales como el
miristato de miristilo, el ricinoleato de cetilo, el cocoato de decilo, el palmitato de
isocetilo y otros.
El procedimiento convencional de síntesis de estos ésteres emolientes se basa en
una reacción de esterificación catalizada por un catalizador de oxalato de estaño (II) y
realizada a 240 °C, reacción que conlleva graves problemas derivados de sus
elevados consumos energéticos y gran producción de residuos y subproductos. Frente
a este procedimiento, ha sido establecida una alternativa biotecnológica basada en
una reacción biocatalítica que consigue aliviar en gran medida estos inconvenientes.
Así, la empresa Degussa produce industrialmente estos ésteres emolientes mediante
un proceso enzimático de esterificación o transesterificación en disolventes noacuosos
que utiliza como catalizador la enzima Novozyme 435, nombre comercial de
una preparación enzimática que contiene la lipasa B de Candida antarctica. De la
comparación de ambos procesos, el químico convencional y el enzimático, mediante la
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 50/80

evaluación de sus respectivos Análisis del Ciclo de Vida, se ha podido determinar que
el nuevo proceso biotecnológico supone una reducción del consumo energético
superior al 60% y de la formación de residuos de hasta el 90%, lo que demuestra su
mayor sostenibilidad.
Ácido kójico.
El ácido kójico (5-hidroxi-2-hidroximetil-4H-piran-4-ona) es un metabolito
microbiano descubierto originalmente en diversos alimentos y bebidas fermentados
por el hongo Aspergillus oryzae, comúnmente preparados en China y Japón. Además
de esta especie, se han encontrado otros microorganismos que producen ácido kójico,
entre los que se incluyen otras especies de los hongos Aspergillus y Penicillium, y
ciertas bacterias. Desde el punto de vista de su utilización en cosmética, su interés
proviene de que se trata de un inhibidor de la enzima tirosinasa, probablemente
mediante su acción quelante sobre el átomo de cobre presente en su centro activo. La
tirosinasa es una enzima que cataliza dos reacciones, la hidroxilación de L-tirosina a Ldopa
y la oxidación de ésta a dopaquinona. El producto final, la dopaquinona, es de
especial interés, ya que es el precursor de las melaninas, los pigmentos presentes en
la piel. A causa de estas propiedades, el ácido kójico ha sido utilizado con éxito en
cosmética como agente blanqueador de la piel. Si bien este uso cosmético fue
aprobado por las autoridades sanitarias japonesas en 1988, existen en la actualidad
ciertos informes y datos contradictorios sobre su seguridad y los riesgos potenciales
que su uso puede entrañar.
La ruta de biosíntesis del ácido kójico se inicia probablemente a partir de la
glucosa y transcurre a través de la oxidación de ésta a 3-cetoglucosa catalizada
presumiblemente por alguna glucosa-3-deshidrogenasa. La producción se realiza
generalmente mediante fermentación, empleando cepas de A. oryzae o A. flavus, con
las que se han alcanzado producciones de hasta 40 g/L y rendimientos superiores al
70%. También se ha descrito la conversión de azúcares, preferiblemente glucosa, en
ácido kójico mediante el empleo de micelio de A. flavus como biocatalizador celular,
procedimiento que ha permitido obtener del orden de 45 g/L del ácido a partir de 100
g/L de glucosa.
Referencias: 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 51/80

8. ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS TENDENCIAS
TECNOLÓGICAS EMERGENTES Y LAS LÍNEAS
CONTEMPLADAS EN EL PLAN NACIONAL DE I+D+I
2008-2011
El Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica
2008-2011, tal como su nombre indica, mantendrá su vigencia hasta el año 2011. Ello
significa que, igualmente, todos los análisis generales que sobre él se realizaron en el
informe del año 2008 mantienen su validez, por lo que si el lector desea consultarlos
debe remitirse a dicho informe.
A modo de resumen, como conclusión más relevante, se concuyó que “no se
encuentra en el documento del Plan Nacional de I+D+I una clara y explícita concreción
y desarrollo de las líneas prioritarias de investigación que deben seguirse en cada una
de las áreas”.
Por ello, en este apartado únicamente se considerarán tres cuestiones que, o bien
no fueron tenidas en cuenta en el informe del año 2008, o bien corresponden a
aspectos que han sido actualizados para este año 2009. Dentro del primer grupo se
realizará un nuevo análisis comparativo de las tendencias tecnológicas emergentes y
las líneas contempladas en el Plan Nacional de I+D+I 2008-2011, teniendo en cuenta
los nuevos subsectores industriales considerados en este informe, que son diferentes
de los tenidos en cuenta en el informe anterior. En relación al segundo grupo, se
analizarán los nuevos documentos que desarrollan el Plan Nacional de I+D+I en el año
2009, básicamente el Programa de Trabajo 2009 y las convocatorias concretas de
concesión de ayudas derivadas del Plan nacional de I+D+I. Como quiera que el
Programa de Trabajo 2009 no hace referencia alguna a líneas prioritarias de
investigación y su mayor interés se refiere a los recursos presupuestarios destinados a
la financiación de la I+D+I, su análisis se realizará en los apartados 9 y 10 de este
informe.
8.1. Análisis del Plan Nacional de I+D+I
Como ya se indicó en el informe del año 2008, la única área en la que se hace
cierta referencia a las líneas prioritarias de investigación es la correspondiente a las
Acciones Estratégicas, aunque de un modo escasamente desarrollado. A continuación
se realizará un análisis de las Acciones Estratégicas de especial relevancia para este
informe, en relación a la cabida en ellas de los subsectores industriales considerados
en el mismo: 203−Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos similares, y tintas
de imprenta y masillas, y 204−Fabricación de jabones, detergentes y otros artículos de
limpieza y abrillantamiento, y fabricación de perfumes y cosméticos.
8.1.1. Acción Estratégica de Biotecnología
La Acción Estratégica de Biotecnología se estructura en seis líneas temáticas o
sectoriales, a saber: Biotecnología para la salud, Biotecnología agraria y alimentaria,
Biotecnología industrial, Bioenergía y desarrollo de biocombustibles, Biotecnología
ambiental, y Biotecnología de sistemas, Biología sintética y Nanobiotecnología. A
estas líneas se les suma una línea transversal que complemente a las anteriores.
De estas líneas temáticas la única que posee, en principio, una relación directa con
los temas tratados en este estudio es la línea 3: Biotecnología industrial. En ella se
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 52/80

incluirían adecuadamente los procesos biotecnológicos de producción industrial de los
diferentes productos considerados en este informe: pinturas, barnices y revestimientos
similares, tintas de imprenta y masillas, jabones, detergentes y otros artículos de
limpieza y abrillantamiento, y perfumes y cosméticos.
Línea 3. Biotecnología industrial
La línea de Biotecnología industrial contempla las siguientes sublíneas prioritarias:
• Aplicación de la Biotecnología a la obtención y/o procesado de productos
químicos y materiales de interés industrial de alto valor añadido.
• Utilización de microorganismos o enzimas para generar, a partir de materias
primas renovables, productos con aplicación en sectores como la química fina,
productos farmacéuticos, alimentación, fabricación de papel, textiles,
detergentes, etcétera.
• Bio-descubrimiento y automatización de procesos de cribado.
• Mejora y selección de cepas microbianas para procesos de biotransformación y
bioproducción.
• Desarrollo de procesos enzimáticos y/o microbianos para la producción de
polímeros biocompatibles y/o biodegradables.
• Biología sintética para el reciclado, descontaminación o generación de
materiales.
En esta línea podría afirmarse que en todas las sublíneas prioritarias, en unas más
explícitamente que en otras, tienen cabida los temas relacionados con la producción
biotecnológica de los productos químicos considerados en este informe. Aunque tales
tipos de productos no son mencionados explícitamente en ese listado (tampoco son
excluidos), no cabe duda de que su inclusión en el mismo es totalmente pertinente.
Las dos primeras sublíneas se alinean totalmente, sin ningún tipo de dudas, con el
tipo de actividades tratadas en este estudio, por lo que no es necesario mayor
comentario o justificación. El tercer punto, por su parte, no se refiere sino al desarrollo
de técnicas de búsqueda de nuevos microorganismos y enzimas de usos y
aplicaciones de interés, sin ningún otro tipo de restricción. Se entiende, por tanto, que
están incluidas las aplicaciones relacionadas con la producción de los productos
químicos en los que se centra este informe. Del cuarto punto se podría realizar el
mismo tipo de reflexión: no se limita en modo alguno el ámbito de aplicación de los
procesos de biotransformación y bioproducción a mejorar, por lo que se incluirían los
relevantes para este estudio. El quinto punto se centra en la producción de polímeros
biocompatibles y/o biodegradables, y algunos de estos polímeros encuentran utilidad
en ciertas aplicaciones tratadas en este informe. Finalmente, el último punto, referido a
la biología sintética, entendida como “el diseño y construcción de componentes o
sistemas biológicos artificiales o el rediseño y fabricación de sistemas biológicos ya
existentes” puede aplicarse a cualquier tipo de producto, incluyéndose también, por
tanto, los aquí tratados.
En definitiva, los temas y productos objeto de este estudio, ya mencionados
repetidamente a lo largo del mismo, aunque no se indican explícitamente como tales
dentro del texto, se encuadran perfectamente dentro de las sublíneas prioritarias
incluidas dentro de la línea de Biotecnología industrial de la Acción Estratégica de
Biotecnología.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 53/80

8.1.2. Acción Estratégica de Nanociencia y Nanotecnología,
Nuevos Materiales y Nuevos Procesos Industriales
La Acción Estratégica de Nanociencia y Nanotecnología, Nuevos Materiales y
Nuevos Procesos Industriales se estructura en siete líneas temáticas, de las cuales,
haciendo una lectura no restrictiva, sólo dos, en principio, podrían dar cabida a
algunos de los temas y productos tratados en este estudio. Se trata de las líneas 5,
Avances en tecnología y procesado de materiales, y 7, Explotación de tecnologías
convergentes, que a continuación se tratarán en mayor detalle.
Línea 5:Avances en tecnología y procesado de materiales
Dentro de esta línea, el documento del Plan Nacional de I+D+I incluye las
siguientes sublíneas prioritarias:
• Procesado flexible y optimizado. Nuevas tecnologías de procesado para
materiales inteligentes.
• Materiales renovables para aplicaciones funcionales. Reciclaje, reutilización,
valorización e invertización de residuos, vertidos y emisiones.
• Simulación y predicción de la estructura de material. Modelización de las
relaciones composición-estructura-procesado. Modelización y simulación de los
procesos de elaboración y transformación. Análisis de ciclo de vida.
• Mejora de las tecnologías convencionales de síntesis, elaboración y
transformación de materiales, considerando calidad, coste, sostenibilidad,
etcétera. Productos y procesos eco-eficientes.
• Ingeniería de superficies e interfases. Tecnologías de unión y desunión.
• Desarrollo de equipos y técnicas de para la caracterización y ensayo de
materiales. Metrología y normalización.
Línea 7: Explotación de tecnologías convergentes
Las sublíneas prioritarias incluidas en esta línea son:
• Desarrollo de productos contemplando materiales multifuncionales y
adaptativos, que incorporen funciones especiales.
• Sistemas mecatrónicos inteligentes.
• Desarrollo de equipamiento para la producción (fabricación y montaje) de
productos miniaturizados con interconexiones a escala nano y micro.
• Desarrollo de nuevos procesos de fabricación avanzados y/o procesos
híbridos, adaptados a nuevas necesidades del producto y/o materiales más
sostenibles, de mejores prestaciones etcétera.
• Tecnologías de tratamientos y recubrimientos superficiales y térmicos. Nanorecubrimientos
y recubrimientos por plasma o micro-encapsulación.
• Cognition based control.
En ambas líneas se encuentran algunas cuestiones (resaltadas en el texto) en las
que podrían incluirse algunos de los procesos y productos tratados en este informe. Se
trataría, por una parte, de la inclusión de nuevas funcionalidades en los materiales y,
por otra parte, del desarrollo de nuevos procesos de fabricación más sostenibles
alternativos a los procesos químicos convencionales vigentes. De ambos casos se
describen en el texto ejemplos adecuados basados en la biotecnología. Dentro del
primer caso, el desarrollo de nuevos revestimientos antiincrutaciones conteniendo
enzimas sirve de ejemplo de la inclusión de productos biotecnológicos en nuevos
materiales con el fin de proporcionales a éstos nuevas funcionalidades. Con relación al
segundo caso, se describe la fabricación de ceras empleando procedimientos
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 54/80

iotecnológicos de catálisis enzimática, mucho más sostenibles y eco-eficientes que
los procesos químicos convencionales predominantemente en uso en la actualidad.
8.2. Análisis de convocatorias concretas de concesión
de ayudas derivadas del Plan Nacional de I+D+I
Nuevamente, al igual que en el informe del año 2008, se analizaron las diferentes
convocatorias concretas de concesión de ayudas del año 2009 (véase
www.plannacionalidi.es), en busca de cualquier indicación o concreción sobre líneas
prioritarias de investigación, a la vista de su limitada presencia o ausencia en los
documentos de referencia, léase el Plan Nacional de Investigación Científica,
Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011 y el Programa de Trabajo 2009,
respectivamente. Y, de nuevo, se observa una total carencia de indicación alguna
sobre priorizaciones en las líneas de investigación.
En lo que respecta a la Línea instrumental de Proyectos de I+D+I, el Programa
Nacional de Proyectos de Investigación Fundamental, por su propia naturaleza, se
muestra abierto a cualquie tipo de temática, lo cual es comprensible. Otra cuestión
diferente debería ser cuando se consideran los Programas Nacionales de
Investigación Aplicada y Desarrollo Experimental, que en 2009 se convocan
unitariamente integrados en una convocatoria conjunta. A pesar de que en la orden de
bases por la que se regulan las bases, el régimen de ayudas y la gestión de la línea
instrumental de actuación de proyectos de I+D+i, en el marco del Plan Nacional de
Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011
(PRE/621/2008, de 7 de marzo) se indica que “La evaluación científica y/ó técnica se
realizará conforme a los criterios señalados en los subapartados 7 y 8 de este
apartado, teniendo en cuenta, en su caso, las prioridades temáticas, líneas y
sublíneas de investigación que para cada Sector, Subsector o Acción
Estratégica se determinen en cada convocatoria, y de manera coordinada con el
órgano instructor”, posteriormente no se encuentra ese ejercicio de priorización en
ninguna de las convocatorias de ayudas publicadas. Es decir, se está incumpliendo lo
que en la orden de bases se indica sobre esta cuestión.
La situación, en este sentido, es aún peor que en el año 2008, cuando al menos sí
se establecieron las líneas prioritarias, si se quiere de un modo un tanto falto de
detalle, pero explícitamente al fin y al cabo. Ello conduce a una situación de
indefinición en las convocatorias de 2009, en las que no se sabe fehacientemente cuál
es la situación válida: i) si no existen prioridades en absoluto (situación poco probable);
ii) si sirven de referencia las prioridades indicadas en las convocatorias de
Investigación Aplicada y Desarrollo Experimental del año 2008; o iii) si el único
documento de referencia válido es el del Plan Nacional de I+D+I, donde únicamente
en las secciones de las Acciones Estratégicas de Biotecnología y de Nanociencia y
Nanotecnología, Nuevos Materiales y Nuevos Procesos Industriales, como se ha
indicado en el apartado anterior, se realiza una definición muy general de las líneas
prioritarias de investigación en Biotecnología relacionadas con los subsectores
considerados en este informe.
Por último, en la Línea Instrumental de Articulación e Internacionalización del
Sistema, se encuentran otros dos importantes subprogramas de proyectos de I+D; el
Subprograma de Apoyo a Consorcios Estratégicos Nacionales de Investigación
Técnica (CENIT-E) y Subprograma de Apoyo a Proyectos Singulares Estratégicos, del
Programa Nacional de Cooperación Público-Privada. En ambos casos sólo se hace
una indicación de las áreas temáticas prioritarias, sin mayor grado de especificación.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 55/80

Así, en la Resolución de 25 de junio de 2009, de la Presidencia del Centro para el
Desarrollo Tecnológico Industrial, por la que se aprueba la convocatoria del año 2009
del procedimiento de concesión de subvenciones del Subprograma de Apoyo a
Consorcios Estratégicos Nacionales de Investigación Técnica (CENIT-E), se indica
que:
“Con independencia de la posible aprobación de propuestas de especial interés en
otras áreas, serán prioritarias las siguientes áreas temáticas:
a) Energía, medio ambiente y cambio climático.
b) Biotecnología, salud y alimentación.
c) Otros sectores, siempre y cuando los proyectos aporten un alto valor añadido,
alto nivel tecnológico y estimulen la creación de empleo cualificado.”
Igualmente, de manera casi idéntica, en la Orden CIN/1657/2009, de 15 de junio,
por la que se aprueba la convocatoria del año 2009, para la concesión de las ayudas
del Subprograma de Proyectos Singulares y Estratégicos del Programa Nacional de
Cooperación Público-Privada, se especifica que:
“con independencia de la posible aprobación de propuestas de especial interés en
otros temas, serán prioritarias las siguientes acciones estratégicas contempladas en el
área 4 del citado Plan, y recogidas en el anexo I:
a) Salud.
b) Biotecnología.
c) Energía y cambio climático.
d) Nanociencia y nanotecnología, nuevos materiales y nuevos procesos
industriales.”
Parece, por tanto, que esta priorización por áreas lo que hace es remitir a los
investigadores al documento del Plan Nacional de I+D+I, dondre podrán encontrar las
líneas básicas prioritarias de investigación, sin un gran desarrollo detallado.
Como conclusión, se puede afirmar que se repite la tendencia observada en el año
2008 referida a una insuficiente concreción de las líneas prioritarias de investigación,
tanto en los documentos de referencia del Plan Nacional de I+D+I como en las
convocatorias concretas de ellas derivadas, con el agravante de que en el año 2009
este grado de indefinición supera incluso el del año anterior.
Referencias: 4, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 56/80

9. BARRERAS PARA LA ADOPCIÓN DE LAS
TECNOLOGÍAS EMERGENTES
Con el ánimo de no repetir lo ya indicado en el informe correspondiente al año
2008, y teniendo en cuenta que la gran mayoría de las barreras detectadas, si no
todas, continúan siendo válidas, el lector queda emplazado a consultar aquel informe
para su conocimiento. Así pues, en el infrome actual únicamente se incidirá en
aquellas barreras generales para las cuales se ha observado alguna variación de un
año a otro. Igualmente, se hará indicación de las barreras encontradas que sean
específicas de las aplicaciones biotecnológicas relacionadas con los subsectores
industriales considerados en este informe.
9.1. Barreras regulatorias, normativas y legislativas
El Ministerio de Ciencia e Innovación está preparando una nueva Ley de la Ciencia
y la Tecnología, el borrador de cuyo anteproyecto, elaborado por el Grupo de Trabajo
creado para tal fin en el Ministerio, fue entregado el pasado 11 de febrero de 2009. El
propósito de la nueva Ley es actualizar la anterior Ley de la Ciencia (Ley 13/1986, de
14 de abril, de Fomento y Coordinación General de la Investigación Científica y
Técnica), que ha constituido la base del desarrollo de las políticas de I+D a lo largo de
los últimos 23 años.
Desde el momento de su presentación, el borrador del anteproyecto ha sido
estudiado y debatido profundamente en diferentes ámbitos relacionados con la ciencia
y la tecnología, habiéndose hecho llegar al Ministerio numerosos comentarios, con el
ánimo de poner de manifiesto los que se consideran sus puntos débiles y de intentar
mejorar, en la medida de lo posible, su contenido y redacción. Como resultado de esta
actividad es de esperar que el Ministerio haya incorporado algunas de las
recomendaciones planteadas en la versión final del anteproyecto. Su presentación
definitiva para su tramitación se esperaba para octubre o noviembre de 2009, pero de
momento no ha ocurrido y se desconoce hasta cuándo se prolongará este retraso.
Según los respondables del Ministerio, el nuevo marco regulatorio se adaptará a
las nuevas necesidades del sistema de I+D+i: aumentar la colaboración con el sector
empresarial; mejorar los mecanismos de transferencia de los resultados de la
investigación; reforzar la relación con las Comunidades Autónomas y aumentar la
presencia de España en el Espacio Europeo de Investigación. Además, la Ley servirá
para simplificar y regular el desarrollo profesional del personal de investigación y
facilitar la movilidad. Dado que todavía no se conoce oficialmente la versión final del
Anteproyecto de Ley de la Ciencia y la Tecnología, no se puede analizar su contenido
concreto. Sin embargo, esta declaración de intenciones hace referencia a buena parte
de las barreras identificadas y descritas en el informe correspondiente al año 2008 de
esta serie.
Cuando se conozca la versión final será el momento de analizarla y ver si la nueva
Ley puede suponer un paso adelante que permita superar las barreras, al menos
algunas de ellas, que impiden en la actualidad el correcto desarrollo de la ciencia y la
tecnología en España.
9.2. Barreras económicas
Según los datos correspondientes al año 2007, los últimos disponibles, el gasto
total en I+D+I en España ascendió a 13.342 millones de euros, un 13% más que el
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 57/80

año anterior, lo que representa un 1,27% del PIB. Este dato, aunque mejora el 1,20%
del año 2006, queda aún lejos del casi 2% en promedio dedicado por la Unión
Europea de los 15 y más lejos aún del objetivo del 3% para el año 2010 marcado por
la Agenda de Lisboa.
El esfuerzo inversor en España en I+D proviene fundamentalmente del sector
público, con una participación del sector empresarial inferior a la deseable. La
financiación de las actuaciones en I+D se distribuye mayoritariamente entre las
inversiones del sector privado (un 45,5%) y la Administración Pública (un 43,7%). Los
fondos procedentes del extranjero (7,0%), la Enseñanza Superior (3,3%) y las IPSFL
(Instituciones Privadas sin fines de lucro) (0,5%) financian el 10,8% restante, según los
últimos datos del INE. Si consideramos como públicos los fondos procedentes del
extranjero (fundamentalmente del Programa Marco y otros de la Unión Europea) y la
Ensañanza Superior (Universidades), y como privados los de las IPSFL, el resultado
final es que la distribución público/privada es 54%/46%, lo cual no alcanza aún la
inversión privada media de la Unión Europea de los 15 y el objetivo de Lisboa del 66%.
Además, se aprecia con respecto a 2006 un ligero incremento de la contribución
pública en detrimento de la privada, lo cual va en contra de los objetivos nacionales y
de la Unión Europea.
Por lo que se refiere al tema central de este estudio, el gasto interno en I+D en
biotecnología ascendió a 1.123 millones de euros en el año 2007, lo que supuso un
8,4% del gasto total en actividades de I+D interna (frente al 7,9% de 2006) y un 20,6%
más que el año anterior. En sintonía con los datos globales de la I+D+I, los fondos
públicos constituyen también la primera fuente de financiación en biotecnología, si bien
de un modo aún más acentuado: el 66,5% de la financiación procede del sector
público y el 33,5% del privado, con un ligero incremento de la contribución privada con
respecto al año anterior.
En cuanto a las áreas de aplicación de la Biotecnología, continúan destacando
muy por encima del resto la salud humana y la agricultura y alimentación con un
38,3% y 9,2%, respectivamente, del total de gasto. El mayor porcentaje corresponde,
sin embargo, al sector servicios de I+D, que acapara el 41,4% del gasto, aunque
probablemente la gran mayoría de las actividades incluidas bajo este concepto se
encuadran temáticamente en las dos áreas arriba indicadas. El área de la industria
química, excluida la farmacéutica, que es la que engloba a las actividades de
biotecnología industrial objeto de este estudio, supusieron tan sólo un 4,3% del gasto
total en actividades de I+D en biotecnología.
En definitiva, la situación económica ha mejorado en general del año 2006 al 2007,
aunque de un modo prácticamente imperceptible y, a todas luces, insuficiente para
alcanzar los objetivos marcados en el Plan Nacional de I+D+I.
9.3. Barreras estructurales
En el informe del año 2008 se hacía referencia a que el desarrollo actual de la
ciencia y tecnología requiere, en muchas ocasiones, de la utilización de grandes
infraestructuras e instalaciones para dar cobertura y servicio a toda la comunidad
científica y tecnológica y a las empresas. A este respecto, se indicaba que se percibía
una escasez de infraestructuras científico-tecnológicas especializadas. Pues bien, el
análisis de los fondos descritos en el Programa de Trabajo 2009, correspondientes a la
Línea Instrumental de Actuación de Infraestructuras Científicas y Tecnológicas, no
permite concluir que la situación vaya a mejorar en un futuro próximo, sino más bien al
contrario, ya que los fondos disponibles se han visto rebajados en nada menos que un
65,4% del año 2008 al 2009.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 58/80

En el lado positivo habría que mencionar los buenos datos relativos al uso de la
biotecnología en la industria, cuestión que es uno de los temas centrales de este
estudio. La Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) ha
publicado recientemente un informe en el que sitúa a España como el segundo país de
Europa con el mayor número de empresas que utilizan la biotecnología, detrás de
Francia. Asimismo, España se posiciona como el quinto país con el mayor número de
empresas que utilizan la biotecnología en sus procesos productivos (764 compañías)
dentro de los países de la OCDE. Además, España ocupa el octavo lugar, en el plano
internacional, en cuanto a empresas estrictamente biotecnológicas, y las tasas de
crecimiento anuales, 22 por ciento en el último año, son superiores a las del resto de
los países de nuestro entorno. Estos datos sólo se refieren al ámbito de la
biotecnología, por lo que se desconoce si en otras áreas científicas ocurre algo similar
o si se trata de algo exclusivo. En cualquier caso, se trata de unos excelentes datos
que, de alguna manera, confirmar el enorme potencial de la biotecnología para su
aplicación al proceso productivo y de los importantes beneficios que ello acarrea.
9.4. Barreras sociales
Buena parte del éxito de la introducción comercial de nuevos productos depende
de su aceptación social. El consumidor prefiere utilizar productos que sean sostenibles
y respetuosos con el medio ambiente, tendencia que es especialmente relevante en
relación con los productos químicos, que tradicionalmente suscitan grandes recelos.
Los productos biotecnológicos, en este sentido, salvo algunas aplicaciones puntuales
relacionadas con la utilización de células madre y cultivos transgénicos, gozan de una
buena aceptación en general por parte del consumidor, ya que ve en ellos una
alternativa a los productos químicos tradicionales y a las reticencias que éstos
generan. Un buen ejemplo de ello es la utilización de enzimas en los detergentes, que
ha permitido reducir en gran medida el empleo de otros ingredientes nocivos para el
medio ambiente, y ello sin menoscabar su eficiencia, sino más bien al contrario. Esto
se podría decir igualmente de todos los productos objeto de este informe.
Mención especial merecen algunos productos tratados en este informe, como por
ejemplo los perfumes y fragancias, ya que los producidos mediante técnicas
biotecnológicas son considerados a todos los efectos por las legislaciones vigentes
como productos naturales, con lo que ello supone de cara a su aceptación social,
puesto que lo “natural” se identifica habitualmente como algo bueno, inócuo y
ecológico.
Finalmente, por todo lo arriba indicado y otras cuestiones, la cosmética es
probablemente el campo en el que la aceptación de la biotecnología es mayor. La
cosmética se beneficia de que muchos de los productos que utiliza se basan en
sustancias y reacciones biológicas presentes de forma natural en las células, por lo
que se perciben como algo natural y totalmente carente de efectos nocivos. El papel
de la biotecnología en la fabricación de estos productos, por tanto, se acepta como
algo consustancial a los mismos y les proporciona un valor añadido que suele ser bien
explotado por las compañías cosméticas en los envases y campañas publicitarias de
sus productos.
La aceptación social en el caso que nos ocupa, en relación a los productos
tratados en este informe, no supone, por tanto, una barrera para la introducción y uso
de la biotecnología en la industria, sino más bien al contrario, ya que puede suponer
un importante impulso para su desarrollo.
Referencias: 4, 50, 88, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 59/80

10. INSTRUMENTOS DE FINANCIACIÓN PÚBLICA
APLICABLES AL SECTOR
La cuestión de la financiación supone uno de los ejes principales sobre los que se
sustenta el sistema nacional de I+D+I. El contexto de crisis económica en el que están
inmersas las economías mundiales ha afectado profundamente a la economía
nacional, lo que ha provocado que los Presupuestos Generales del Estado para 2009
hayan sido elaborados con un claro componente restrictivo, del que no ha escapado la
parte correspondiente a la financiación de la I+D+I. Así, se aprecia un reducido
incremento interanual del 2,5%, con respecto al año 2008, de los recursos destinados
a I+D+I, más reducido aún si se tiene en cuenta que esos valores no se encuentran
corregidos para la inflación interanual. Además, este incremento queda lejos del
compromiso establecido en el Plan Nacional de I+D+I 2008-2011 de mantener un
incremento presupuestario anual del 16% a lo largo de todo el Plan.
Pero este reducido incremento global no se observa en algunas partidas
relevantes, lo cual se pone de manifiesto al analizar detalladamente los Presupuestos.
En este sentido, el documento del Programa de Trabajo 2009 resulta esencial para
aclarar la dimensión de los recursos que nutren las convocatorias públicas de los
ministerios, especialmente importantes para la comunidad científica y otros usuarios
del sistema de Ciencia-Tecnología-Empresa.
En 2009 se ha habilitado una cantidad global de 4.687.565,20 k€ para el conjunto
de los programas nacionales, de los cuales 2.869.905,20 k€ se destinan a las Líneas
Instrumentales de Actuación (LIA) y 1.817.660 k€ a las acciones estratégicas (AAEE)
del Plan Nacional. Con respecto al año 2008, esto supone una reducción global de los
fondos del 17,1%, y del 34,3% considerando únicamente las Líneas Instrumentales de
Actuación, si bien se aprecia un importante incremento de la financiación de las
Acciones Estratégicas. El incremento de los fondos destinados a las Acciones
Estratégicas se debe casi exclusivamente a la Acción Estratégica de
Telecomunicaciones y Sociedad de la Información, que acapara el 83,4% del total. La
Acción Estratégica de Biotecnología, que es la más relevante para este informe, sufre
una ligera disminución en términos absolutos y relativos, pasando de 5,7 a 5,4
millones euros y del 0,4% al 0,3%.
Como ya se ha indicado en el párrafo anterior, el mayor recorte se produce en las
Líneas Instrumentales de Actuación, que del año 2008 al 2009 ven reducirse sus
fondos en un 34,3%. Por su especial incidencia, se analizará la variación interanual de
los tres LIAs de mayor relevancia: LIA 1 de Recursos Humanos, LIA 2 de Proyectos de
I+D y LIA 4 de Infraestructuras. Mientras que los fondos para convocatorias de
Proyectos se incrementan un 11% (de 1.402.553 k€ a 1.556.694 k€), aquellos
destinados a las otras dos LIA disminuyen, haciéndolo un 5% la de Recursos
Humanos (LIA 1) –que pasa de 456.620 k€ a 433.526 k€– y un considerable 65,4% la
de Infraestructuras Científicas y Tecnológicas, que desciende de 1.346.063 k€ en 2008
a 465.169 k€ en 2009. Por tanto, parece evidente que se ha pretendido realizar un
esfuerzo mayor en la financiación de proyectos de I+D, en detrimento de los recursos
humanos y de las infraestructuras.
Otro aspecto destacable es el referente a la distribución de los fondos en función
de los instrumentos financieros aplicados. Considerando el presupuesto global, se
observa que el incremento en las dotaciones de recursos financieros (anticipos
reembolsables) supera a los registrados en los capítulos no financieros
(subvenciones), aumentando así el peso relativo de las operaciones financieras en la
financiación pública de la I+D+i. Se constata, igualemente, un uso muy significativo de
préstamos reembolsables. Sin embargo, en las convocatorias públicas especificadas
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 60/80

en el Programa de Trabajo de 2009 se aprecia el fenómeno contrario, es decir, un
incremento de las subvenciones frente a los anticipos reemborsables: en el año 2009
el 53,5% de los recursos presupuestarios para convocatorias públicas corresponden a
anticipos reembolsables, siendo el 46,5% del total lo que se encuentra consignado
como subvenciones. Estos valores contrastan con la distribución correspondiente al
año 2008, indicada en el Programa de Trabajo de 2008, según la cual los anticipos
reemborsables suponían el 62,4% de los fondos totales y las suvenciones el 37,6%.
En este momento no se puede cuantificar todavía el importe de los fondos
dedicados a financiar actuaciones correspondientes al área de la biotecnología y,
menos aún, a las de los campos específicos objeto de este informe. Aunque esto es
así, no es de esperar que difiera significativamente de la situación de años anteriores y
probablemente su importancia relativa se mantenga.
En definitiva, aunque en el global y en algunos apartados de los fondos disponibles
para financiar la I+D+I en 2009 se constatan algunos incrementos con respecto a
2008, estos incrementos son apreciablemente inferiores al 16% anual originalmente
previsto en el Plan Nacional de I+D+I 2008-2011, e insuficientes para aproximarnos al
objetivo del 3% del PIB marcado por la Agenda de Lisboa o al promedio del 2%
dedicado por la Unión Europea de los 15. El esfuerzo presupuestario en financiación
de la I+D+I durante 2009 no ha permitido, por tanto, recortar apreciablemente las
diferencias existentes con otros países de nuestro entorno y de parejo nivel de
desarrollo económico al nuestro.
Las fuentes de financiación pública de la I+D+I son variadas, e incluyen a la
Administración General del Estado, las Comunidades Autónomas, las Entidades
Locales, las Universidades, y la Unión Europea. Cada una de estas instituciones
establece sus propios instrumentos de financiación, que se concretan a través de
diferentes convocatorias de ayudas. A continuación se realizará una exposición de los
principales instrumentos públicos de financiación de la I+D+I disponibles en España,
aplicables al sector de la biotecnología industrial o blanca, sector en el que se incluyen
los temas tratados en este estudio. El listado de instrumentos se clasificará de acuerdo
al origen de la financiación, es decir, según la Administración u Organismo Público
financiador.
10.1. Administración General del Estado
El principal instrumento de financiación de la I+D+I por parte de la Administración
General del Estado es el Plan Nacional de I+D+I 2008-2011, que anualmente a través
del Programa de Trabajo da cuenta detallada de todas las convocatorias de ayudas,
con indicación de sus principales características: objeto de la convocatoria,
características y duración de las ayudas, fechas previstas y plazos, presupuesto total,
subvención, órganos convocante e instructor, beneficiarios, etc.
El Plan Nacional de I+D+I 2008-2011 se estructura en cuatro Áreas diferenciadas
relacionadas con los objetivos generales y ligadas a programas instrumentales que
persiguen objetivos concretos y específicos: 1) área de generación de conocimientos y
capacidades, 2) área de fomento de la cooperación en I+D, 3) área de desarrollo e
innovación tecnológica sectorial y 4) área de acciones estratégicas. La financiación de
los objetivos planteados en estas cuatro áreas se establece mediante dos tipos de
instrumentos: las Líneas Instrumentales de Actuación (LIA) y las Acciones
Estratégicas, que serán detalladas a continuación.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 61/80

10.1.1. Líneas Instrumentales de Actuación
Para dar cumplimiento a los objetivos del Plan Nacional y en función de las cuatro
Áreas identificadas, el Plan contempla un conjunto de instrumentos agrupados en seis
Líneas Instrumentales de Actuación (LIA):
• LIA de Recursos Humanos
• LIA de Proyectos de I+D+I
• LIA de Fortalecimiento Institucional
• LIA de Infraestructuras Científicas y Tecnológicas
• LIA de Utilización del Conocimiento y Transferencia Tecnológica
• LIA de Articulación e Internacionalización del Sistema
Las Líneas Instrumentales de Actuación se desarrollan a través de los Programas
Nacionales, que representan las grandes actuaciones instrumentales en este Plan
Nacional, superando el modelo temático de planes anteriores. Los 13 Programas
Nacionales (PN) están directamente relacionados con las Líneas Instrumentales de
Actuación.
El presupuesto total disponible para las seis Líneas Instrumentales de Actuación
para el año 2009 es de 2.869.905,20 k€.
LIA de Recursos Humanos
Reagrupa los instrumentos cuyos objetivos estratégicos son el aumento, en
cantidad y calidad, de los efectivos que se dedican a actividades de I+D e innovación
para satisfacer las necesidades de crecimiento del sistema español, fomentando
mecanismos para la formación de recursos humanos y su movilidad (geográfica,
institucional e intersectorial), así como para la contratación e incorporación de
investigadores y personal dedicado a la I+D.
En 2009, estos objetivos se encuentran plasmados en varias convocatorias, que se
corresponderán con los siguientes Programas Nacionales y Subprogramas:
• PN de Formación de Recursos Humanos
Subprograma de Formación de Personal Investigador (FPI-MICINN)
Subprograma de Formación de Profesorado Universitario (FPU-MICINN)
Subprograma de ayudas para el desarrollo de tesis doctorales de la “Junta para
la Ampliación de Estudios” (CSIC-JAE-Predoc)
Subprograma de Formación de Personal Investigador en agroalimentación
(FPI-INIA)
• PN de Movilidad de Recursos Humanos
Subprograma de movilidad de profesores e investigadores españoles en
centros extranjeros
Subprograma de movilidad de profesores e investigadores extranjeros en
centros españoles
Subprograma de movilidad posdoctoral en centros extranjeros
• PN de Contratación e Incorporación de Recursos Humanos
Subprograma “Ramón y Cajal” (RYC-MICINN)
Subprograma “Juan de la Cierva” (JDC-MICINN)
Subprograma “Torres Quevedo” (PTQ-MICINN)
Subprograma de contratación de Personal Técnico de Apoyo (PTA-MICINN)
Subprograma de contratación de doctores de la “Junta para la Ampliación de
Estudios” (CSIC-JAE-Doc)
Subprograma de contratación de personal técnico de investigación y de
transferencia de conocimiento de la “Junta para la Ampliación de Estudios”
(CSIC-JAE-Tec)
• Otras Actuaciones de Fomento de la I+D+I en Recursos Humanos
Premios Nacionales de Investigación
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 62/80

Programa I3 de incentivación de la incorporación e intensificación de la
actividad investigadora
Programa de formación en RRHH “Salvador de Madariaga”
El presupuesto disponible para esta Línea Instrumental de Actuación para el año
2009 es de 433.525,90 k€.
LIA de Proyectos de I+D+I
Reagrupa los instrumentos cuyos objetivos estratégicos son favorecer la
generación de nuevo conocimiento, la aplicación de conocimiento existente a la
solución de problemas y la explotación del mismo para la innovación, garantizando,
mediante procedimientos competitivos, el avance del conocimiento y la mejora de la
competitividad de la empresas.
En 2009 se han realizado convocatorias correspondientes a los siguientes
Programas Nacionales y Subprogramas:
• PN de Proyectos de Investigación Fundamental
Subprograma de proyectos de investigación fundamental no-orientada
Subprograma de proyectos de investigación CONSOLIDER
Subprograma de proyectos de investigación fundamental orientada a la
transmisión de conocimiento a la empresa (subprograma de proyectos TRACE)
Subprograma de acciones complementarias a los proyectos de investigación
fundamental no orientada (subprograma de AACC)
Subprograma de proyectos de investigación fundamental orientada a los
recursos y tecnologías agrarias en coordinación con las Comunidades
Autónomas y de acciones complementarias
• PN de Proyectos de Investigación Aplicada
Subprograma de proyectos de investigación aplicada industrial
Subprograma de proyectos de investigación aplicada colaborativa
Subprograma de proyectos de investigación aplicada aeroespacial
Subprograma de proyectos de investigación aplicada en centros tecnológicos
• PN de Proyectos de Desarrollo Experimental
Subprograma de proyectos de desarrollo experimental industrial
Subprograma de proyectos de desarrollo experimental en centros tecnológicos
Subprograma de proyectos de desarrollo experimental en medio ambiente y
ecoinnovación
El presupuesto disponible para esta Línea Instrumental de Actuación para el año
2009 es de 1.556.694,50 k€.
LIA de Fortalecimiento Institucional
Reagrupa los instrumentos cuyos objetivos estratégicos son fortalecer las
capacidades de actuación de los actores y agentes del SECTE favoreciendo a los
organismos de investigación y organizaciones de apoyo a la transferencia tecnológica,
e incluso a las empresas con departamentos diferenciados de I+D, para el desarrollo
de capacidades y la puesta en marcha de estrategias autónomas a medio plazo en
materia de I+D+I que fomenten sus capacidades de adaptación competitiva a la
evolución del entorno investigador, español e internacional.
• PN de Fortalecimiento Institucional
Subprograma de apoyo a programas estratégicos de investigación a llevar a
cabo por centros e instituciones de excelencia
El presupuesto disponible para esta Línea Instrumental de Actuación para el año
2009 es de 10.000,00 k€.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 63/80

LIA de Infraestructuras Científicas y Tecnológicas
Reagrupa los instrumentos cuyos objetivos estratégicos son incrementar las
capacidades españolas en términos de infraestructuras científico-tecnológicas, crear
las óptimas condiciones de aprovechamiento de éstas y contribuir a su construcción y
explotación por el conjunto de los agentes del Sistema español de Ciencia-Tecnología-
Empresa (SECTE).
• PN de Infraestructuras Científico-Tecnológicas
Subprograma de diseño, viabilidad, acceso y mejora de Instalaciones
Científicas y Técnicas Singulares (ICTS)
Subprograma de actuaciones en parques científicos y tecnológicos
(ACTEPARQ)
Subprograma de creación y consolidación de centros tecnológicos (CREA)
Subprograma para la adquisición de infraestructura científico-técnica en los
centros de I+D agroalimentaria dependientes del INIA y de las Comunidades
Autónomas
El presupuesto disponible para esta Línea Instrumental de Actuación para el año
2009 es de 465.169,10 k€.
LIA de Utilización del Conocimiento y Transferencia Tecnológica
Reagrupa los instrumentos cuyos objetivos estratégicos son la transferencia de
tecnología desde los organismos de investigación a las empresas, e incluso entre
estas, así como la valorización del conocimiento producido en los organismos de
investigación y el fomento a la creación de empresas basadas en el conocimiento.
• PN de Transferencia Tecnológica, Valorización y Promoción de Empresas de
Base Tecnológica
Subprograma de apoyo a la función transferencia en centros de investigación
(OTRIs)
Subprograma NEOTEC
El presupuesto disponible para esta Línea Instrumental de Actuación para el año
2009 es de 50.000,00 k€.
LIA de Articulación e Internacionalización del Sistema
Reagrupa los instrumentos cuyos objetivos estratégicos son contribuir al
fortalecimiento y a la articulación del sistema de I+D+I en diferentes dimensiones que
resultan de carácter estratégico para la mejora de la eficiencia conjunta y del impacto
en la competitividad. Sus finalidades implican actuaciones transversales aplicables a
todo el SECTE, al relacionarse con la reducción de la fragmentación, el aumento de la
masa crítica en el sistema, el fortalecimiento de la cooperación estable público-privada
y la articulación de los sistemas regionales en el contexto nacional e internacional.
• PN de Redes
Subprograma de apoyo a plataformas tecnológicas
• PN de Cooperación Público-Privada
Subprograma de Consorcios Estratégicos Nacionales de Investigación Técnica
(CENIT)
Subprograma de apoyo a proyectos singulares estratégicos
Subprograma de apoyo a proyectos de cooperación público-privada relativa a
transporte e infraestructuras
• PN de Internacionalización de la I+D
Subprograma EUROINVESTIGACIÓN
Subprograma EUROCIENCIA
Subprograma EUROSALUD
Subprograma de acciones integradas
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 64/80

Subprograma de fomento de la cooperación científica internacional (FCCI)
Subprograma de becas de especialización en organismos internacionales (BOI)
Subprograma de apoyo a la participación de centros tecnológicos en
programas internacionales de I+D (Subprograma INNOEUROPA)
Subprograma de incentivos a proyectos internacionales liderados por empresas
(EUROSTARS, EUREKA, IBEROEKA y programas bilaterales)
Subprograma TECNOEUROPA
El presupuesto disponible para esta Línea Instrumental de Actuación para el año
2009 es de 354.515,70 k€.
10.1.2. Acciones Estratégicas
El área de acciones estratégicas se basa en un concepto integral en el que se
pongan en valor las investigaciones realizadas, así como su transformación en
procesos, productos y servicios para la sociedad. Las acciones estratégicas
identificadas corresponden a sectores o tecnologías con carácter horizontal, para lo
que se pondrán en juego todos los instrumentos disponibles en las otras áreas. De las
cinco acciones estratégicas establecidas, la única que encaja directamente con los
campos temáticos tratados en este informe es la Acción Estratégica de Biotecnología.
Además, haciendo una lectura no restrictiva, la Acción Estratégica de Nanociencia y
Nanotecnología, Nuevos Materiales y Nuevos Procesos Industriales podría dar cabida
a algunos de los temas y productos tratados en este estudio.
Acción Estratégica de Biotecnología
Los objetivos de esta Acción Estratégica son: apoyar el crecimiento y
consolidación del sector empresarial; impulsar la innovación en el sector privado;
reforzar la cooperación público-privada y la excelencia científica; potenciar la
integración en el Espacio Europeo de Investigación y aumentar el porcentaje de los
fondos del VII Programa Marco en Biotecnología; fortalecer el impacto social de la
biotecnología; y mejorar el entorno institucional.
• Proyectos de I+D+I de cooperación público-privada de genómica aplicada y
biotecnología
• Iniciativas para el Desarrollo de Focos de Excelencia Singulares
El presupuesto disponible para esta Acción Estratégica para el año 2009 es de
5.400,00 k€.
Acción Estratégica de Nanociencia y Nanotecnología, Nuevos Materiales y
Nuevos Procesos Industriales
En esta Acción Estratégica se persigue mejorar la competitividad de la industria
española mediante la generación de cambios sustanciales en un amplio rango de
sectores a través de la implementación de conocimiento y el desarrollo de nuevas
aplicaciones gracias a la convergencia de diferentes tecnologías y disciplinas, entre las
que destaca la nanociencia, la nanotecnología, la ciencia y tecnología de materiales y
las tecnologías de proceso (automática industrial, electrónica, mecánica, TIC, etc.).
Los recursos presupuestarios de esta Acción Estratégica están distribuidos en las
convocatorias de los distintos programas nacionales, no existiendo una partida
específica como tal a diferencia del resto de Acciones Estratégicas.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 65/80

10.2. Comunidades Autónomas
Las diferentes Comunidades Autónomas disponen de sus propios programas de
I+D+I, a los que se hayan adscritas diversas convocatorias de ayudas. Dado lo
complejo de su exposición detallada, a continuación se muestra únicamente un listado
de las Comunidades Autónomas, con indicación de los Departamentos, Consejerías o
Agencias competentes en el área de la I+D+I, y de los enlaces a sus páginas web,
donde podrá encontrarse información sobre sus convocatorias de ayudas.
Andalucía
Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa
www.juntadeandalucia.es/innovacioncienciayempresa/cocoon/index.html
Aragón
Departamento de Ciencia, Tecnología y Universidad
portal.aragon.es/portal/page/portal/DGA/DPTOS/CIENCIA
Asturias (Principado de)
Consejería de Educación y Ciencia
www.asturias.es/portal/site/Asturias/menuitem.29a638a48072f6f1ad2b0210bb30a0
a0/?vgnextoid=c2c8dacb4c42c010VgnVCM100000bb030a0aRCRD&i18n.http.lang=es
FICYT
www.ficyt.es
Illes Balears
Consejería de Economía, Hacienda e Innovación
www.caib.es/govern/organigrama/area.es.jsp?coduo=6
Canarias
Consejería de Educación, Universidades, Cultura y Deportes
www.gobiernodecanarias.org/educacion/default.asp
Agencia Canaria de Investigación, Innovación y Sociedad de la Información
aciisi.itccanarias.org/joomla
Cantabria
Consejería de Industria y Desarrollo Tecnológico
www.gobcantabria.es/portal/page?_pageid=80,1883031&_dad=interportal&_schem
a=INTERPORTAL
IDICAN
www.idican.es/
Consejería de Educación
www.ceyjcantabria.com/
Castilla-La Mancha
Consejería de Educación y Ciencia
www.educa.jccm.es/educa-jccm/cm/ciencia
Consejería de Industria y Sociedad de la Información
www.jccm.es/industria/index2.htm
Castilla y León
Consejería de Economía y Empresa
www.jcyl.es/scsiau/Satellite/up/es/ADE/Page/PlantillaN1TematicoLema/114727957
5428/_/_/_?asm=jcyl&tipoLetra=x-small
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 66/80

Consejería de Educación
www.educa.jcyl.es/
Cataluña
Departamento de Innovación, Universidades y Empresa
www.gencat.cat/diue/ambits/ur/index_es.html
Comunidad Valenciana
Consejería de Educación
www.edu.gva.es/
Extremadura
Consejería de Economía, Comercio e Innovación
www.juntaex.es/consejerias/economia-comercio-innovacion/index-ides-idweb.html
Galicia
Consejería de Innovación e Industria
www.conselleriaiei.org/ga/web/index.php
Madrid (Comunidad de)
Consejería de Educación
www.madrid.org/cs/Satellite?idConsejeria=1109266187254&idListConsj=11092654
44710&c=CM_Agrupador_FP&pagename=ComunidadMadrid%2FEstructura&pid=110
9265444699&language=es&cid=1109266187254
Madri+d
www.madrimasd.org/
Consejería de Economía y Hacienda
www.madrid.org/cs/Satellite?c=CM_Agrupador_FP&cid=1109266187242&idConsej
eria=1109266187242&idListConsj=1109265444710&language=es&pagename=Comun
idadMadrid%2FEstructura
Murcia (Región de)
Consejería de Educación, Ciencia e Investigación
www.carm.es/educacion/
Navarra (Comunidad Foral de)
Departamento de Innovación, Empresa y Empleo
www.cfnavarra.es/INDUSTRIA/index.htm
Departamento de Educación
www.cfnavarra.es/EDUCA/
País Vasco
Departamento de Educación, Universidades e Investigación
www.euskadi.net/r53-
2291/es/contenidos/guias_departamento/1698/es_5171/es_18258.html
Departamento de Industria, Comercio y Turismo
www.euskadi.net/r53-
2291/es/contenidos/guias_departamento/2102/es_4980/es_17876.html
La Rioja
Consejería de Educación, Cultura y Deportes
www.larioja.org/innovacion
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 67/80

10.3. Entidades Locales y Universidades
Existen Ayuntamientos y Diputaciones Provinciales que promueven iniciativas de
apoyo y fomento de la innovación y del desarrollo tecnológico. Las actuaciones que se
pueden llevar a cabo desde las Entidades Locales son variadas y se encuentran
encaminadas a la promoción y puesta en marcha de proyectos de apoyo a las
empresas y a los habitantes locales, entre las que se pueden incluir a modo de
ejemplo el apoyo a nuevos emprendedores, la creación de parques tecnológicos, la
asistencia a las empresas, etc.
En relación a las Universidades, algunas cuentan con sus propios Planes de
investigación y la mayoría realizan convocatorias de ayudas con cargo a sus fondos
propios. De hecho, en el año 2006 alrededor del 14% del gasto de las Universidades
en I+D procedía de su autofinanciación.
10.4. Unión Europea
Dentro de las ayudas públicas para la I+D+I aplicables al campo de la
biotecnología industrial proporcionadas por la Unión Europea, las más importantes son
la que se encuadran en el ámbito del 7º Programa Marco y, en menor medida, en la
iniciativa ERA-NET.
7º Programa Marco
Se encuentra estructurado en cuatro categorías y, exceptuando la investigación
nuclear, en un programa específico de actividades de investigación no nuclear del
Centro Común de Investigación.
• Cooperación
El programa específico sobre Cooperación apoya todos los tipos de actividades de
investigación realizadas por diversas entidades científicas en cooperación
transnacional. El programa Cooperación está subdividido en diez temas distintos, de
los cuales uno tiene relación con la biotecnología industrial.
Tema 2 – Alimentación, Agricultura y Biotecnología (KBBE, Bio-economía
basada en el Conocimiento): Entre sus prioridades se encuentra la aplicación
de las ciencias de la vida, la biotecnología y la bioquímica para el desarrollo
sostenible de productos no alimentarios y procesos.
• Ideas
Este programa pretende apoyar la investigación en las fronteras del conocimiento.
• Personas
El objetivo de este programa es consolidar, cuantitativa y cualitativamente, el
potencial humano en materia de investigación y tecnología en Europa.
• Capacidades
El programa Capacidades tiene como objetivo aumentar las capacidades de
investigación e innovación en toda Europa y asegurar su aprovechamiento óptimo.
• Centro Común de Investigación (CCI) (JRC, Joint Research Center)
El objetivo del CCI es llevar a cabo investigación directa no nuclear en cuatro
áreas amplias de políticas, entre las cuales, por su relevancia para este estudio,
destaca la siguiente:
La prosperidad en una sociedad intensiva en conocimientos: Las áreas
prioritarias son la competitividad y la innovación, el apoyo al Espacio Europeo
de Investigación, la investigación en los ámbitos del transporte y las energías
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 68/80

enovables y más limpias, la sociedad de la información, las ciencias de la vida
y la biotecnología.
ERA.net
El esquema ERA-NET consiste en la creación de redes de organizaciones
nacionales y regionales de toda Europa dedicadas a la financiación de actividades,
programas e iniciativas relacionadas con la ciencia, la tecnología y la innovación. El
objetivo del esquema ERA-NET es la coordinación de estos programas e iniciativas
operando en distintos campos y áreas de la ciencia y la tecnología, tanto temáticas
como horizontales.
Referencias: 87, 88, 89, 100, 101, 103, 104, 105.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 69/80

11. CONCLUSIONES
1. La biotecnología industrial como alternativa a los procesos tradicionales.
Buena parte de las áreas científico-técnicas tratadas en este informe, esto es, los
subsectores CNAE 2009 203−Fabricación de pinturas, barnices y revestimientos
similares, y tintas de imprenta y masillas, y 204−Fabricación de jabones, detergentes y
otros artículos de limpieza y abrillantamiento, y fabricación de perfumes y cosméticos,
no son fáciles de abordar desde el punto de vista de la biotecnología, con la excepción
quizás del campo de la cosmética. Esta apreciación se fundamenta en que no son muy
numerosas las aplicaciones biotecnológicas documentadas, manifestación directa de
su comparativamente baja penetración en estas áreas. Sin embargo, ello no es óbice
para afirmar rotundamente que la biotecnología industrial ofrece un gran potencial
también en este campo de la industria química, lo que se traduce en que el número de
aplicaciones introducidas y propuestas crece continuamente, en número e importancia,
tal como ha quedado acreditado con los ejemplos descritos en este informe.
2. Beneficios de la biotecnología industrial.
El éxito de la aplicación industrial de la biotecnología depende fundamentalmente
de su rentabilidad frente a otros procesos, dentro de la cual juega un papel
fundamental la sostenibilidad. En este sentido, los procesos biotecnológicos muestran
como una de sus señas de identidad características su respeto por los criterios de
sostenibilidad, lo que les proporciona una gran ventaja en términos de competitividad.
3. La biotecnología industrial en el Plan Nacional de I+D+I.
Abundando en lo ya indicado en el informe del año 2008 y reconociendo que una
de las prioridades del Plan Nacional de I+D+I 2008-2011 es la biotecnología, continúa
apreciándose una marcada preponderancia de las áreas temáticas de biotecnología de
la salud y biotecnología agroalimentaria, con un insuficiente desarrollo del área de la
biotecnología industrial.
La biotecnología industrial es uno de los pilares fundamentales sobre los que se
sustenta la denominada “bio-economía basada en el conocimiento”. La finalidad de la
biotecnología industrial o blanca es la aplicación de la biotecnología a la producción de
productos químicos, nuevos materiales o energía, mediante el empleo sostenible de
recursos biológicos renovables. Se trata, por tanto, de un área de una indudable
importancia que debería requerir una atención acorde con ella. En este sentido,
conviene no olvidar que el sector de la industria química española es un sector
compuesto por más de 3.600 empresas, que genera el 10% del Producto Industrial
Bruto y da empleo a más de 500.000 personas.
Sin embargo, los datos demuestran que ello no es así y que la biotecnología
industrial se encuentra infrarrepresentada en el reparto de los fondos de I+D+I con
respecto a lo que su importancia requeriría. Existe un enorme desequilibrio entre los
fondos dedicados a la biotecnología relacionada con el área de salud (biotecnología
roja) y los del resto de áreas de aplicación, incluida la biotecnología industrial. Del total
de gasto interno en I+D en biotecnología del año 2007, el área de la salud humana
supuso el 38,3%. La otra gran partida, la correspondiente al sector servicios de I+D
acaparó el 41,4% del gasto, con la creencia fundada de que probablemente la gran
mayoría de las actividades incluidas bajo este concepto se encuadran temáticamente
también en el área de salud. Frente a esto, el área de la industria química, excluida la
farmacéutica, que es la que engloba a las actividades de biotecnología industrial,
recibió tan sólo un 4,3% del gasto total en actividades de I+D en biotecnología.
El análisis del Programa de Trabajo 2009 proporciona una nueva prueba de este
enorme desequilibrio. Mientras que la Acción Estratégica de Salud, donde se incluyen
entre otras las actividades relacionadas con la biotecnología roja, cuenta con un
presupuesto de 235,9 M€, la Acción Estratégica de Biotecnología, en la que se incluye
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 70/80

la biotecnología industrial, sólo dispone de 5,4 M€. Pero es que además de tener un
presupuesto comparativamente muy inferior, éste no es exclusivo para la biotecnología
industrial, sino que debe repartirse entre todas y cada una de las áreas de la
biotecnología, incluida de nuevo la relacionada con la salud. En resumen, la
biotecnología de la salud cuenta con convocatorias exclusivas para ella y muy bien
dotadas económicamente y, además, puede concurrir también libremente al resto de
convocatorias, compitiendo con el resto de áreas de la biotecnología por los reducidos
recursos disponibles en estas últimas. No es de extrañar, por tanto, que se produzca
ese gran desequilibrio en favor del área de la salud y en detrimento del resto de áreas,
entre las que se encuentra la biotecnología industrial.
Además, en relación a la cuestión de la priorización de las líneas de investigación
científico-tecnológica, no sólo no ha mejorado la situación de años anteriores, sino que
incluso se aprecia un retroceso en el grado de definición y concreción de las mismas.
4. Financiación de las actividades de I+D+I.
En los Presupuestos Generales del Estado del año 2009, el apartado 46, destinado
a la Investigación, Desarrollo e Innovación, ha mostrado un reducido incremento
interanual del 2,5%, con respecto al año 2008. Aunque este pequeño incremento
queda lejos del 16% comprometido por el Gobierno en el Plan Nacional de I+D+I 2008-
2011, puede ser más o menos comprensible en el contexto actual de crisis económica.
Sin embargo, este pequeño incremento presupuestario global no tiene su reflejo en el
Programa de Trabajo 2009, apreciándose una fuerte reducción en los fondos para
financiar las diferentes convocatorias públicas. Esta reducción, con todo, muestra un
claro componente asimétrico, habiéndose priorizado ciertas partidas, por ejemplo las
de proyectos de I+D+I, que crecen un 11%, frente a otras, como recursos humanos y,
sobretodo, infraestructuras, que decrecen un 5 y un 65%, respectivamente.
Al analizar los Presupuestos con mayor detalle se aprecia que el mencionado
incremento no se traduce por igual entre las diversas partidas, sino que algunas de
ellas crecen por encima de este valor a expensas del decrecimiento de otras. El caso
más claro es el del Capítulo 7 (subvenciones), que es el único capítulo que disminuye
su presupuesto y lo hace en un 12%. El exiguo crecimiento presupuestario destinado a
I+D es consecuencia directa del fuerte incremento del presupuesto de préstamos
(Capítulo 8) que crece un 12% con respecto al 2008, de manera que este capítulo
pasa a suponer más del 54% del presupuesto total frente al 50% de 2008. En este
sentido, conviene indicar que los préstamos suponen un esfuerzo presupuestario muy
relativo ya que no computan enteramente como gasto, ya que hay que devolverlos, y
mucho menos con tipos de interés extraordinariamente bajos como en la actualidad.
Con respecto a la reducción del Capítulo 7 (subvenciones) arriba indicada, las
empresas privadas y las instituciones sin fines de lucro son las que soportan el 85% de
la misma, lo cual es consecuencia directa de que dos tercios de las reducciones de
este capítulo se concentran en el programa 467C destinado, fundamentalmente, a
fortalecer la I+D aplicada e industrial. Pero es que, además, el presupuesto de este
programa 467C pasa a estar compuesto por préstamos en más de un 77% (frente a un
68% en 2008). Por lo tanto, la conclusión es clara: la reducción del Capítulo 7
(subvenciones), realizada casi en exclusiva sobre empresas privadas e instituciones
sin fines de lucro, supone cargar sobre las actividades de I+D+I de alto valor añadido y
riesgo realizadas fuera del sector público el peso de las restricciones presupuestarias.
En línea con lo anterior y considerando que los Centros Tecnológicos se
encuentran fuera del sector público, se aprecia en los Presupuestos una reducción
lineal del 12% en todos los programas destinados a financiar su actividad de I+D. Esta
situación se ve agravada, además, por el hecho de que el año anterior (2008) el
presupuesto en forma de subvención destinado a los Centros Tecnológicos se vio ya
incrementado muy por debajo de la media del programa de I+D+I de los Presupuestos
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 71/80

Generales (5,74% frente a un 16,7%). En términos de volumen real de financiación se
aprecia igualmente una enorme desproporción entre la importante contribución de los
Centros Tecnológicos a la I+D+I nacional, en términos de personal dedicado,
actividad, retorno de fondos europeos y cumplimiento de objetivos del Plan Nacional
de I+D+I, y el comparativamente reducido peso de los recursos destinados a su
financiación en los Presupuestos Generales del Estado. Cuestión, ésta, que ya fue
identificada por el Senado de España, que en octubre de 2007 aprobó, de manera
unánime, una moción instando al Gobierno a mejorar sustancialmente los programas
de apoyo a Centros Tecnológicos. El Proyecto de Ley de Presupuestos Generales del
Estado 2009 no sólo no toma en consideración la propuesta aprobada por el Senado,
sino que además presenta una evolución de los presupuestos contraria a la misma.
5. Barreras para el desarrollo de la biotecnología industrial.
La mayoría de las barreras, si no todas, que obstaculizan el desarrollo de la
biotecnología industrial mencionadas en el informe del año 2008 continúan
plenamente vigentes. Frente a ellas, la nueva Ley de la Ciencia y la Tecnología que
está elaborando el Ministerio de Ciencia e Innovación, puede suponer una excelente
oportunidad para derribar una parte de ellas, pero para ello deben tenerse en cuenta
las opiniones de los diferentes agentes implicados en la I+D+I y recabar el máximo
consenso posible, en aras de lograr un marco regulatorio satisfactorio.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 72/80

12. RECOMENDACIONES
1. Impulso a la biotecnología industrial.
Con el fin de mitigar en lo posible la situación de gran desequilibrio, en términos de
financiación, en favor del área de biotecnología de la salud y en detrimento del resto
de áreas de la biotecnología, entre las que se encuentra la biotecnología industrial, se
recomienda, en primer lugar, excluir los temas relacionados con la salud de las
convocatorias generales y que se incluyan exclusivamente dentro de las convocatorias
específicas de la Acción Estratégica de Salud. Ello debería permitir un mejor y más
diversificado reparto de los fondos disponibles entre las diferentes áreas de la
biotecnología. En segundo lugar, como complemento a la medida anterior, se propone
la creación de algún subprograma específico centrado en el área de la biotecnología
industrial, que permita un mayor desarrollo de ésta, acorde con su importancia
objetiva, y una mayor contribución de la I+D+I nacional a la “bio-economía basada en
el conocimiento”.
2. Mejoras en la financiación de las actividades de I+D+I.
A la vista de la situación actual de la financiación pública de la I+D+I y de la
evolución que se adivina en ella en relación al incremento de la importancia relativa de
la partida de préstamos frente a la de subvenciones destinada a empresas privadas e
instituciones sin fines de lucro, se recomienda, de cara a futuros ejercicios
presupuestarios, un esfuerzo para intentar revertir esta tendencia, de modo que se
incrementen los recursos en forma de subvención destinados a fortalecer la I+D+I
aplicada e industrial. Además, se recomienda aplicar las indicaciones aprobadas por el
Senado en el sentido de mejorar el apoyo a la actividad de los Centros Tecnológicos,
incrementando para ello sustancialmente sus recursos.
3. Incremento del uso de la biotecnología por la industria química y de la
cooperación de ésta con los organismos de I+D+i.
Habida cuenta de las grandes posibilidades que la biotecnología ofrece en el área
de la química, sería de una gran importancia que la industria considere más
decididamente la utilización de la biotecnología como una alternativa real y competitiva
a los productos y procesos químicos actualmente implantados. En este sentido, la
intensificación en la cooperación entre la industria y los centros de I+D+i debería
contribuir de un modo sustancial hacia la consecución de este objetivo. Sería de un
gran interés una mayor cooperación entre la industria, sobretodo las PYMES, que en
muchos casos no cuentan ni con los conocimientos ni con los medios técnicos
necesarios para considerar las alternativas biotecnológicas e incorporarlas a sus
procesos productivos, y los organismos de I+D+i, tanto públicos (Universidades y
OPIS) como privados (Centros Tecnológicos), que sí disponen de ellos. Para ello,
claro está, la industria debe hacer llegar sus necesidades concretas a los centros de
I+D+i y dirigir o enfocar de este modo los esfuerzos de éstos, en parte al menos, hacia
los temas que la industria demande.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 73/80

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