¿Qué es la bacteria Clostridium acetobutylicum?
Clostridium acetobutylicum es una bacteria grampositiva que procede del género de Clostridia. Dado que esta bacteria es capaz de producir butanol y acetona mediante las enzimas (fermentativas), tiene una importancia biotecnológica especial . La bacteria C. acetobutylicum se encuentra principalmente en sedimentos de masas de agua, suelos, pero también en muchos otros hábitats . En muchos organismos, la bacteria C. acetobutylicum también puede detectarse en la flora intestinal. Como muchos clostridios, la bacteria se clasifica por tanto como ubicua, es decir, se supone que está presente en todas partes.
¿Cuáles son las características de la bacteria Clostridium acetobutylicum?
Clostridium acetobutylicum es una bacteria grampositiva formada por un cromosoma circular y un plásmido circular. Como bacteria anaerobia , Clostridium acetobutylicum necesita una base libre de oxígeno para formar células reproductoras. En condiciones aeróbicas, la bacteria es capaz de formar endosporas al cabo de pocas horas. Éstas pueden persistir incluso varios años en sustratos ricos en oxígeno. En condiciones anaerobias vuelven a ser capaces de formar endosporas. Perteneciente al género de los Clostridios, la bacteria puede desplazarse activamente gracias a sus flagelos y está clasificada como ubicua. La bacteria Clostridium acetobutylicum es capaz de descomponer azúcares (sacarolítica), así como de producir diversos productos de valor comercial . Entre ellos se encuentran sobre todo las sustancias acetona, butanol y etanol.
¿Cuándo se aisló por primera vez la bacteria Clostridium acetobutylicum?
La bacteria fue aislada por primera vez entre 1912 y 1914 por Chaim Weizmann. Weizmann cultivó la bacteria Clostridium acetobutylicum en un proceso que denominó método ABE. Este método le serviría principalmente para la producción de las sustancias acetona, butanol y etanol. Durante la Primera Guerra Mundial, estos productos se utilizaron para la producción de TNT, pero también para la producción de pólvora . Especialmente en los años 50, se utilizó ampliamente el método ABE. Actualmente, debido a la crisis de los combustibles fósiles , se está investigando el uso del método ABE para identificar nuevos procesos petroquímicos.
¿Es peligroso el Clostridium acetobutylicum?
La bacteria Clostridium acetobutylicum es completamente inofensiva tanto para las plantas como para los animales. Aunque se ha detectado la bacteria en el colon humano, no puede considerarse parte de la flora humana normal. Sin embargo, no parece ser tóxica para los mamíferos, a menos que esté presente en enormes cantidades .
¿Cómo se utilizan las bacterias Clostridium acetobutylicum en biotecnología?
Desde el siglo XX, la bacteria Clostridium acetobutylicum ha desempeñado un importante papel en la biotecnología. La acetona que puede obtener la bacteria es necesaria para la producción de caucho sintético. La Universidad de Manchester contrató a Chaim Weizmann para trabajar en la fermentación, es decir, la conversión microbiana de la materia orgánica por hongos y bacterias probióticas. Durante sus trabajos en el periodo de 1912 y 1914, Weizmann consiguió su llamado método ABE aislar varias cepas, de las cuales se conoció el Clostridium acetobutylicum. Comparado con los métodos de fermentación conocidos hasta entonces, el método ABE de Weizmann ofrecía la ventaja de una mayor eficacia.
Debido al estallido de la Primera Guerra Mundial, la demanda de acetona aumentó drásticamente. Entre otras cosas, se utilizaba para la producción de pólvora sin humo (cordita). Aunque apenas hubo necesidad de acetona tras el final de la Primera Guerra Mundial , el butanol era ahora demandado como disolvente en la producción de pinturas para la industria automovilística. Hasta entonces, el butanol había sido un residuo de la producción de acetona . A medida que la industria automovilística crecía en la década de 1920, también aumentaba la demanda de butanol.
Como la industria del petróleo se desarrolló a un ritmo increíble a finales de los años 50 y 60, y el precio de la fermentación subió al mismo tiempo, el método ABE inventado por Weizmann no pudo competir con la producción petroquímica . En 1957, la mayoría de las plantas de fermentación habían cerrado. Sin embargo, dado que el precio del petróleo no ha dejado de subir, ahora hay planteamientos para replantear la fermentación para la producción de disolventes industriales.
Estado actual de la investigación sobre el Clostridium acetobutylicum
En particular, el butanol, pero también el etanol como productos de fermentación del Clostridium acetobutylicum, se ha investigado de forma especialmente intensa en los últimos años como posible fuente de combustible alternativa para los automóviles. El butanol tiene la ventaja sobre el etanol de que emite menos emisiones pero también tiene una mayor eficiencia. Un estudio del año 2006 propuso la fermentación del butanol mediante un nuevo proceso patentado, con el que se pretendía sustituir el método ABE habitual hasta entonces. El nuevo proceso de producción implica el uso de fibras de maíz (esto incluye principalmente el xilema) para sustituir al C. acetobutylicum como sustrato y producir así butanol más rentable. La ventaja en este caso es también que las fibras de maíz son de todos modos un subproducto de muchos procesos agrícolas y, por tanto, presentan una rica fuente de sustrato.
Además de la producción de butanol , C. acetobutylicum también es objeto de interés investigador para la producción de gas hidrógeno como fuente de energía alternativa. El gas hidrógeno no sólo tiene una gran cantidad de energía, sino que también podría ser extremadamente útil como alternativa a la gasolina , sobre todo porque no produce dióxido de carbono ni gases de efecto invernadero . En la actualidad, la mayor parte del gas hidrógeno se produce a partir de fuentes no renovables, por lo que un método alternativo de producción mediante procesos de fermentación sería extremadamente valioso. Por ello, la investigación reciente sobre el Clostridium acetobutylicum está estudiando diferentes procesos de fermentación para investigar una producción mejorada de gas hidrógeno. Hasta ahora, se ha presentado un reactor de lecho de goteo como opción de producción. El reactor de lecho de goteo utiliza glucosa como sustrato, pero hasta ahora produce sólo poco gas hidrógeno para poder utilizarlo con fines industriales . Sin embargo, si se sigue desarrollando el método, un lecho de goteo puede considerarse una posible herramienta de producción para el futuro.