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Definición de Biorreactor

Definición conceptual

Los biorreactores son aquellos sistemas cerrados que dan lugar a una biorreacción, la cual permite la proliferación de microorganismos en función de mantener condiciones determinadas de distintas variables como humedad, temperatura, presión, pH, concentraciones homogéneas, porcentaje de gases y demás.

Candela Rocío Barbisan | Mar. 2022
Ingeniera Química

Partes que componen un biorreactor

Típicamente, un biorreactor se compone de distintos módulos que permiten su adecuado funcionamiento. En primer lugar, una carcasa o envolvente que constituye el recipiente contenedor, es muchas veces conocido como dorna y adecúa las condiciones de esterilidad requeridas, por ello, en general los materiales constitutivos suelen ser aceros inoxidables y vidrio, de acuerdo con las condiciones de trabajo y los volúmenes requeridos.

En segundo lugar, se cuenta con el módulo controlador, aquel que permite setear los parámetros para que la atmósfera de trabajo sea adecuada; como cualquier lazo de control, este módulo permite censar distintas variables y manipular otras de modo de evitar perturbaciones y accionar herramientas que permitan controlar las reacciones que se llevan a cabo interiormente. Así mismo, este sistema de control requiere de instrumentos de control y medición auxiliares e incluso de equipos adicionados al biorreactor.

Para el control de la temperatura, el biorreactor cuenta con un baño termostático que permite mantener esta variable en un valor deseado, de modo que la temperatura sea homogénea a lo largo de todo el reactor.

Por último, como cualquier sistema industrial, puede requerir de instrumentos y equipos adicionales de servicios auxiliares como sistemas de compresión de aire y fluxómetros, de modo de dosificar el aire y los gases que sean necesarios para el desarrollo de los microorganismos.

¿Cómo funcionan?

Para entenderlo mejor podemos utilizar un ejemplo. El caso de un biorreactor en el control de calidad de agua. En este caso, el recipiente se rellena con virutas de madera por donde el agua escurre. Así, los microrganismos del suelo arrastrados por el agua previo al ingreso al reactor colonizan las virutas y se alimentan del carbono de ellas. Además, en sus procesos vitales inhalan nitratos provenientes del agua y exhalan nitrógeno pasando a la atmósfera, de modo que el agua finalmente es ávida de nitratos.

Dependiendo el tipo de tratamiento deseado, el biorreactor cambia su composición. Ampliamente, su uso está difundido en el tratamiento de efluentes y aguas residuales, lo que se conocen como reactores anaeróbicos y aeróbicos, dependiendo del tipo de microorganismos (comúnmente bacterias). En función de ellos, se determinan las capacidades de asimilación de materia orgánica y nutrientes disueltos lo que permite la remoción de estos componentes del agua. La materia orgánica, como se dijo anteriormente, es la fuente de alimentación de estos microrganismos y, además, se debe proveer una fuente de nitrógeno y fósforo para el proceso de inhalación, lo que permite el crecimiento del microrganismo. La biomasa generada se separa por diferencia de densidad y, así, el agua final es limpia de materia orgánica y de compuestos de nitrógeno y fósforo. Por supuesto, esta aplicación tiene como limitante que el efluente a tratar no contenga biocidas.

Modo de operación

Si bien esto se desarrolla aquí para biorreactores, se puede decir que son los modos de operación típicos de cualquier reactor en la industria.

En el caso de operar el biorreactor en batch, el volumen se mantiene fijo durante todo el período de operación y los microorganismos consumen reactivos (nutrientes) y generan los productos estipulados. Al contrario, si la operación es en continuo, a través de una corriente de ingreso se alimenta al reactor de manera continua y, simultáneamente, se extrae un determinado caudal de producto.

Una operación que combina ambos modos puede darse también, en donde se opera por lotes, y pasado determinados intervalos de tiempo se inyecta una corriente de alimentación.

Otros ejemplos de aplicación

Las diferentes utilidades que se le han dado a lo largo de los últimos años a los biorreactores los colocan en un punto de desarrollo. Desde la generación de células vegetales y fertilizantes para la industria agrícola hasta en la industria de los hidrocarburos para tareas de remediación del medio ambiente y el tratamiento de efluentes y la industria de las energías renovables, tal es el caso de la producción de biogás y biodiésel.

Así mismo, han logrado introducirse en la industria alimenticia, para la generación de probióticos que hoy en día están de moda e incluso en la fabricación de la cerveza.

Por supuesto, en la industria de la cosmética y la farmacéutica también son considerablemente utilizados, en la fabricación de cremas, acetona, antibióticos e inclusive vacunas.

 
 
Autora: Candela Rocío Barbisan | Sitio: Definición ABC | Título: Biorreactor | Fecha: Mar. 2022 | URL: https://www.definicionabc.com/ciencia/biorreactor.php

Ingeniera Química por la UNMdP, Argentina, trabaja en la gestión de activos e integridad a diversas industrias, principalmente Oil & Gas. Certificada en API 580, Risk Based Inspection, por el American Petroleum Institute. Profesora en la Facultad de Ingeniería en la UNMdP, en las cátedras de Química General I, Laboratorio de Operaciones Unitarias (4º año, Ing. Química) y Laboratorio de Reactores y Control (5º año, Ing. Química).
 
 
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