Química en Biorrefinería y Biodiésel
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Questions and Answers

¿Cuál es el proceso utilizado para convertir aceites o grasas en biodiesel?

El proceso utilizado es la tranesterificación.

¿Qué productos se obtienen del proceso de tranesterificación?

Se obtienen ésteres de ácidos grasos y glicerina.

¿Qué papel desempeñan los catalizadores en la producción de biodiesel?

Los catalizadores aceleran la reacción de tranesterificación.

En el contexto de biorrefinería, ¿cuál es la importancia de los biocombustibles líquidos?

<p>Los biocombustibles líquidos son importantes como fuentes de energía sustentables.</p> Signup and view all the answers

Define qué son los triglicéridos y su relación con la producción de biodiesel.

<p>Los triglicéridos son moléculas que componen las grasas y aceites, clave en la producción de biodiesel.</p> Signup and view all the answers

¿Qué limitaciones presentan los aerobios en un biorreactor?

<p>El transporte de O2 es limitante y puede causar daños celulares.</p> Signup and view all the answers

¿Cómo afectan las desviaciones del flujo ideal a los bioprocesos?

<p>Complican la descripción del flujo y pueden inducir problemas de escala.</p> Signup and view all the answers

¿Qué considera la reología en el contexto de los bioprocesos?

<p>Estudia las propiedades de flujo de las células y/o productos.</p> Signup and view all the answers

¿Qué condiciones de operación son características en un biorreactor?

<p>Condiciones suaves y una transformación isoterma.</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la importancia de la actividad y estabilidad del biocatalizador?

<p>Afectan directamente la productividad y el rendimiento del producto.</p> Signup and view all the answers

¿Qué problemas presentan las transformaciones en bioprocesos durante el cambio de escala?

<p>Pueden surgir dificultades en la descripción de variables y cambios metabólicos.</p> Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por daño celular en los bioprocesos?

<p>Es la rotura de células o cambios metabólicos perjudiciales.</p> Signup and view all the answers

¿Qué define un biorreactor?

<p>Es un recipiente donde se lleva a cabo una transformación con un biocatalizador.</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal materia prima utilizada en la biorrefinería de segunda generación?

<p>La biomasa lignocelulósica.</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso se menciona como un destino actual de la biomasa en la biorrefinería?

<p>Incineración.</p> Signup and view all the answers

Menciona un impacto ambiental asociado a la digestión anaerobia en la biorrefinería.

<p>Contribuye a la emisión de gases a la atmósfera.</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una desventaja económica mencionada en relación a la biorrefinería de segunda generación?

<p>Baja rentabilidad económica.</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de alimentos se mencionan en el contexto de la biomasa de maíz?

<p>Alimentación animal.</p> Signup and view all the answers

¿Qué son los biocatalizadores y cuál es su función principal en los bioprocesos?

<p>Los biocatalizadores son enzimas o microorganismos que aceleran reacciones químicas biológicas y son utilizados para convertir sustratos en productos específicos.</p> Signup and view all the answers

Menciona una disciplina que colabore en el estudio y mejora de biocatalizadores.

<p>La ingeniería de proteínas es una disciplina que colabora en el estudio y mejora de biocatalizadores.</p> Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por 'productor nativo' en el contexto de biocatalizadores?

<p>El 'productor nativo' se refiere a un organismo que naturalmente produce un biocatalizador específico en su ruta metabólica.</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es importante verificar la existencia de una ruta metabólica en la naturaleza al utilizar biocatalizadores?

<p>Es crucial para asegurar que el bioproceso pueda llevarse a cabo de manera eficiente y sostenible utilizando los organismos adecuados.</p> Signup and view all the answers

Nombra una aplicación práctica de los biocatalizadores en la biotecnología.

<p>Una aplicación práctica es la producción de productos químicos específicos, como biocombustibles o fármacos, mediante biocatalización.</p> Signup and view all the answers

¿Cómo contribuye la biología sintética al desarrollo de biocatalizadores?

<p>La biología sintética permite el diseño de organismos modificados que pueden producir biocatalizadores de manera más eficiente.</p> Signup and view all the answers

Explica brevemente qué es un bioproceso.

<p>Un bioproceso es un procedimiento que utiliza organismos vivos, como células o microbios, para producir productos útiles mediante reacciones biológicas.</p> Signup and view all the answers

¿Qué papel juega la ingeniería metabólica en el uso de biocatalizadores?

<p>La ingeniería metabólica optimiza las rutas metabólicas de los organismos para aumentar la producción de productos deseados utilizando biocatalizadores.</p> Signup and view all the answers

¿Qué son los biocatalizadores y cuál es su papel en los bioprocesos?

<p>Los biocatalizadores son sustancias biológicas que aceleran las reacciones químicas en los bioprocesos, facilitando la conversión de sustratos en productos deseados.</p> Signup and view all the answers

¿Cuáles son las dos categorías de fenómenos que se consideran en el análisis de escala?

<p>Los fenómenos dependientes de la escala y los fenómenos independientes de la escala.</p> Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por 'fenómenos de transporte' en el contexto de biocatalizadores?

<p>Los fenómenos de transporte se refieren al movimiento de materia, calor y cantidad de movimiento, siendo cruciales para el diseño de reactores.</p> Signup and view all the answers

Describe brevemente cómo se relacionan la termodinámica y la cinética con el modelado de bioprocesos.

<p>La termodinámica y la cinética son fenómenos intrínsecos que influyen en la energía y velocidad de las reacciones, respectivamente, en los bioprocesos.</p> Signup and view all the answers

En un cambio de escala, ¿qué tipo de análisis se debe realizar para garantizar el éxito del proceso industrial?

<p>Se debe realizar un análisis avanzado de reacciones y reactores para entender el comportamiento a mayor escala.</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es importante la simulación en el proceso de escalado de biocatalizadores?

<p>La simulación permite predecir el comportamiento del proceso a mayor escala sin necesidad de realizar experimentaciones extensivas.</p> Signup and view all the answers

¿Qué se busca al introducir variaciones en los modelos de bioprocesos?

<p>Se busca anticipar los efectos de diferentes condiciones operativas en el rendimiento del proceso.</p> Signup and view all the answers

¿Qué papel juegan los modelos macrocinéticos en el estudio de los bioprocesos?

<p>Los modelos macrocinéticos permiten comprender y predecir el comportamiento global de las reacciones a escala industrial.</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el bioproceso utilizado por las isomerasas y qué productos se obtienen de dicho proceso?

<p>Las isomerasas realizan hidrólisis de almidón, y se obtienen jarabes edulcorantes.</p> Signup and view all the answers

Menciona un bioproceso donde se utilizan las lipasas y su aplicación.

<p>Las lipasas se utilizan en la degradación de proteínas, aplicándose en detergentes.</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de microorganismos se pueden emplear como biocatalizadores en procesos biotecnológicos?

<p>Se pueden emplear bacterias, microalgas, levaduras y mohos.</p> Signup and view all the answers

¿Qué enzima se utiliza en la transesterificación para obtener biodiesel?

<p>Se utilizan las celulasas en el proceso de transesterificación para obtener biodiesel.</p> Signup and view all the answers

Describe el proceso que realiza una galactosidasa y su relevancia.

<p>La galactosidasa realiza la hidrólisis de lactosa, siendo relevante para la producción de productos lácteos.</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de análisis bioquímico se puede realizar usando enzimas específicas?

<p>Se pueden realizar análisis bioquímicos para la síntesis de moléculas farmacéuticas.</p> Signup and view all the answers

¿Qué aplicaciones tienen las amilasas en procesos biotecnológicos?

<p>Las amilasas permiten la conversión de glucosa en fructosa.</p> Signup and view all the answers

¿Qué productos se obtienen de la degradación del material lignocelulósico?

<p>Se obtienen oligosacáridos a partir de la degradación del material lignocelulósico.</p> Signup and view all the answers

¿Qué bioproceso implica la utilización de proteasas y en qué industria son más relevantes?

<p>Las proteasas se utilizan en la degradación de proteínas, siendo relevantes en la industria de detergentes.</p> Signup and view all the answers

Study Notes

Master en Ingeniería Química

  •  Título del máster: Ingeniería Química
  • Área específica: Ingeniería de Procesos
  • Tema específico: Análisis Avanzado de Reacciones y Reactores

Tema 5: Análisis de Bioprocesos y Biorreactores

  •  Se enfoca en el análisis de bioprocesos y biorreactores.
  • Está dentro de un master en Ingeniería Química.

Introducción a la Biotecnología Industrial

  •  Contenido:
    • Breve Historia de la Biotecnología
    • Biotecnología: Definición y Clasificación
    • Bioprocesos y Biocatalizadores
    • Bioeconomía y Biorrefinería

Breve Historia de la Biotecnología - Usos Ancestrales

  •  Agricultura: Selección de especies.
  • Alimentos y bebidas: Vino, cerveza, pan, queso, yogurt.
  • Desinfectantes: Moho de soja.
  • Cronología: Fermentación en estado sólido.
    • 10000-3000 a.C.
    • S. XVI a XVIII
    • S. XIX
    • 1910
    • 1940
    • 1960
    • 1973

Breve Historia de la Biotecnología - Vida Microscópica: Antecedentes (1590-1750)

  •  Personajes clave y sus descubrimientos relacionados con la microscopía
  • Janssen: Primer microscopio
  • Kepler: Método para construir microscopio compuesto
  • Hooke: Microscopio compuesto, estructura celular del corcho
  • Malpighi: Observación de células vivas en tejidos vegetales
  • Leewenhoek: Observación de células simples con vida (microorganismos)
  • Spallanzani: Los microorganismos no crecen espontáneamente

Breve Historia de la Biotecnología - s.XIX

  • Wöhler: Síntesis de urea con microorganismos.
  • Berzelius: Tejidos biológicos con actividad catalítica
  • Cagniard-Latour, Schwann y Kutzing: Levaduras: plantas microscópicas
  • Schleiden y Schwann: Teoría Celular: Estudio de células vivas (vegetales y animales)
  • Tyndall: Esterilización por calentamiento
  • Koch: Técnicas de cultivo (placas Petri)
  • Louis Pasteur: Descubrimientos clave en microbiología y esterilización.
  • Cronología
    • 10000-3000 a.C.
    • S. XVI a XVIII
    • S. XIX
    • 1910s
    • 1940s
    • 1960s
    • 1973

Breve Historia de la Biotecnología - s. XX hasta 1973

  • Personajes y descubrimientos relacionados con fechas específicas.
  • Emmerich, Low, Michaelis, Menten: Mecanismo de cinética enzimática
  • Weissmann: (Primera Guerra Mundial)
  • Pfizer: Antibióticos
  • Summer: Aislamiento ureasa: composición enzimas
  • Fleming: Mejora de la producción de Fleming
  • Florey y Chain: Extracción penicilina
  • Waskman: Antibióticos: Tetraciclinas, Cloranfenicol, Cefalosporinas, etc.
  • Otros: Vitaminas, Esteroides, Aminoácidos, ENZIMAS, Polisacáridos, Bioetanol

Breve Historia de la Biotecnología - s. XX 1973 a 1987

  • Watson y Crick, Sanger, Cohen y Boyer: Estructura del AND. Ingeniería Genética. Modificación de células.
  • Fechas de desarrollo y autorizaciones de productos y tecnologías.

Nuevos Productos

  • Anticuerpos monoclonales
  • Insulina Humana
  • Hormona del crecimiento
  • Vacunas antivirales
  • Activador tisular
  • Interferones
  • Interleukinas
  • Eritropoyetina
  • Colorantes y aditivos alimentarios
  • Factor de Necrosis de tumores (TNF)
  • Factor VIII (Coagulación)

Nuevos Procesos y Desarrollos

  • Modificación estructural de proteínas
  • Inmovilización de enzimas
  • Fusión de Protoplastos
  • Nuevos Reactores: Air-lift, Membrana
  • Desarrollo de Biosensores
  • Utilización de residuos
  • Cultivos de Células superiores
  • Inmovilización de células
  • Control por ordenadores
  • Innovación de procesos tradicionales
  • Nuevos modelos de Diseño

Biotecnología: Definición y clasificación

  • La integración de Ciencias Naturales e Ingeniería para aplicar organismos, células, partes de las mismas y moléculas análogas en productos y servicios.
  • Clasificación (según diagrama circular)
    • Roja: Salud (diagnóstico y terapéutica)
    • Verde: Agricultura
    • Gris: Medioambiente
    • Azul: Marina (industrial, uso de algas)
    • Blanca: Industrial (uso de células y enzimas)

Bioprocesos. Biocatalizadores

  • Capacidades metabólicas de las células
  • Empleo de biocatalizadores de forma controlada con objetivos específicos
  • Estudio y mejora de biocatalizadores y condiciones
  • Tipos de Biocatalizadores.
  • Microbiológicos.
  • Ingeniería de sistemas.
  • Ingeniería metabólica.
  • Ingeniería química.
  • Biología sintética.
  • Factoría celular.
  • Computación
  • Materiales y productos químicos objetivo
  • Productor nativo?
  • Existencia de rutas metabólicas?
  • Producción satisfactoria?
  • Rutas metabólicas homólogas?
  • Existencia de enzimas?
  • Bioprocesos rentables?

Etapas de un Bioproceso

  • Preparación Materias Primas
  • Bioreacción (Transformación bioquímica)
  • Tratamientos Posteriores (Aislamiento y Purificación)
  • Físicas y bioquímicas.

Avances en salud, Diagnóstico, vacunas, terapéutica

- Más de 1000 millones de personas han usado más de 120 productos transgénicos. - Más de 400 productos en ensayos clínicos - Más de 200 pruebas diagnósticas - Más de 75 millones de dosis de antibióticos - La cortisona por bioprocesos bajó su costo

Productos en Desarrollo

  •  Biopesticidas biodegradables, materiales biocompatibles, etc.
  • Biocarburantes
  • Terapia génica en embriones y personas; órganosempresa 3D
  • Problemas éticos relacionados con las tecnologías

Comparación fenómenos entre biocatalizadores

  •  Procesos enzimáticos vs. Procesos con células vivas
  •  Cinética, transferencia de calor, transferencia de materia, fluidodinámica, daño celular

Tipos de biorreactores

  • Formas:
  • Tanques
  • Tubos
  • Otros
  • Fases:
  • Homogéneos
  • Heterogéneos
  • Estado Biocatalizador:
    • En suspensión
    • Inmovilizados
    • Especiales

Scale up y scale down

  •  Scale up: Incremento de escala de procesos
  •  Scale down: Reducción de escala de procesos

Bioeconomía. Biorrefinería

  • Recursos fósiles (NO SOSTENIBLES)
  • Economía lineal vs. Economía circular
  • Desarrollo sostenible
    • Bioeconomía.
  • Biorrefinería. (procesos y transformaciones a partir de recursos biológicos).
  • Biocombustibles
    • Líquidos (Bioetanol, Biodiesel)
    • Gaseosos (Biometano, Biohidrógeno)
  • Estrategias mundiales (UE, EEUU) relacionadas con la bioeconomía.
  • Moléculas clave en bioeconomía:
  • Ácidos polilácticos (PLA)
  • Ácido succínico.
  • Polihidroxialcanoatos (PHAs)

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Description

Este cuestionario evalúa conocimientos sobre el proceso de producción de biodiésel, incluidos la tranesterificación y el papel de los catalizadores. También se aborda la importancia de los biocombustibles líquidos en biorrefinerías y aspectos técnicos de los biorreactores. Prepárate para un examen exhaustivo de la biotecnología aplicada a la producción de energía sostenible.

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