Unidades I+D

Procesos Biotecnológicos para la Producción de Energía

Dra. Cristina González

Investigadora Senior & Jefa de Unidad

cristina.gonzalez@imdea.org

Dra. Elia Tomás

Investigadora Titular

elia.tomas@imdea.org

En la Unidad de Procesos Biotecnológicos trabajamos esencialmente en la producción de biocombustibles y bioproductos mediante el desarrollo de procesos biológicos utilizando para ello diferentes sustratos residuales y diferentes microrganismo en función del producto que queremos obtener.

Líneas de Investigación 

  • Microalgas en procesos upstream: consorcios con bacterias aerobias para el tratamiento de digestatos
  • Microalgas en procesos downstream: fermentación y digestión anaerobia de biomasa algal
  • Producción de aceites microbianos a partir de la plataforma carboxílica
  • Biocombustibles y bioproductos lignocelulósicos
  • Fermentación anaerobia de corrientes residuales para la producción de carboxilatos y biogás
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Instalaciones

La unidad dispone de varios laboratorios y de una moderna planta piloto para realizar el cultivo de microorganismos fotosintéticos en fotobiorreactores, lo que nos permite optimizar y escalar el cultivo de microalgas. Igualmente, disponemos de un reactor anaerobio de un volumen de 50 litros, lo cual también nos permite escalar procesos fermentativos.

Proyectos I+D

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Resultados Relevantes

  1. Mediante procesos de evolución adaptativa se ha conseguido obtener microorganismos adaptados a las condiciones restrictivas de diferentes bioprocesos. Como ejemplos exitosos están: i) una cepa de Bacillus coagulans resistente al etanol, ii) una cepa de Lactobacillus pentosus tolerante a pH ácidos y con capacidad mejorada de consumo de xilosa, iii) la de una cepa de Saccharomyces cerevisiae resistente a los sólidos insolubles e inhibidores lignocelulósicos y iv) una cepa te Yarrowia lipolytica con mayor tolerancia a altas concentraciones de ácidos grasos de cadena corta. By the implantation of evolutionary engineering approaches, several microbial strains adapted to the challenging conditions faced in different bioprocesses have been obtained. As successful examples, it is worth mentioning: i) a Bacillus coagulans strain highly-resistant to high ethanol concentrations, ii) a Lactobacillus pentosus strain tolerant to acidic pH and showing increased xylose consumption capacity; iii) a Saccharomyces cerevisiae strain resistant to lignocellulosic insoluble solids and inhibitors and; iv) a Yarrowia lipolytica strain with increased tolerance to short chain fatty acids.
  2. Al emplear la tecnología de fermentación anaerobia, la composición del sustrato es determinante para la optimización de las condiciones proceso. En ese contexto, los tiempos largos de retención hidráulica y pH levemente ácido se han identificado como condiciones operativas óptimas para promover la β-oxidación inversa que da lugar a la alta bioconversión de ácidos grasos de cadena corta y el alto rendimiento de H2 a partir de residuos con alto contenido en carbohidratos. Estos resultados son clave tanto para la implementación de la plataforma de los carboxilatos como para la producción de biohidrógeno.  When applying anaerobic fermentation technology, the composition of the substrate is decisive for optimizing the process conditions. In this context, long hydraulic retention times and slightly acidic pH have been identified as optimal operating conditions to promote reverse β-oxidation leading to high bioconversion of short-chain fatty acids and high yield of H2 from carbohydrate-rich substrates. These results are key for both the implementation of the carboxylate platform and the biohydrogen production.
  3. En un artículo reciente publicado en la revista Biotechnology for Biofuels and Bioproducts (https://doi.org/10.1186/s13068-022-02135-9) realizado en colaboración con la Dr. Marta Liras de la Unidad de Procesos Fotoactivados de IMDEA Energía, se destaca la necesidad de utilizar el Rendimiento Cuántico de Fluorescencia para la estimación de los lípidos intracelulares de levaduras lo cual no es la tendencia general al realizar este tipo de análisis. El protocolo Rendimiento Cuántico de Fluorescencia propuesto puede ser reproducido en cualquier laboratorio ya que las medidas no dependen de factores externos como el tipo de equipo o vida media de la lámpara. A recent article published in Biotechnology for Biofuels and Bioproducts (https://doi.org/10.1186/s13068-022-02135-9) performed in collaboration with Dr. Marta Liras from the Photoactivated Processes Unit highlights the need of using Fluorescence Quantum Yield to estimate intracellular lipids, which is not the common trend in studies focused on microbial lipid production. The Fluorescence Quantum Yield protocol can be reproduced in any laboratory since the measurements do not depend on external factors such as the type of equipment or lamp lifetime.
  4. La Dr. Elia Tomás, Investigadora titular de la Unidad de Procesos Biotecnológicos lidera la Acción COST YEAST4BIO (https://yeast4bio.eu/) en la que participan más de 150 investigadores de 34 países. Esta Acción COST reúne a un grupo innovador de investigadores con la combinación de habilidades y experiencia para trabajar en la implementación de las levaduras no convencionales en diferentes procesos biotecnológicos. En la Acción participan los mejores científicos europeos en el campo y se convierte así en un pilar importante a nivel mundial. Dr. Elia Tomás, Senior Assistant Researcher in the Biotechnological Processes Unit chairs the COST Action YEAST4BIO involving more than 150 participants from 34 countries. This Action brings together an innovative group of researchers with the combination of skills and experience to unravel how non-conventional yeast can be successfully implemented in a biotechnology industry. Besides, the Action gathers European top scientists in the field and thus become an important pillar worldwide.
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