6 tipos de biorreactores: descubriendo sus características y aplicaciones
En el campo de la biotecnología y la ingeniería bioquímica, los biorreactores desempeñan un papel crucial a la hora de facilitar el crecimiento y el metabolismo de los organismos vivos para producir sustancias valiosas o realizar procesos específicos. Existen varios tipos de biorreactores, cada uno con su diseño, funcionalidad y aplicaciones únicos. En este artículo se exploran seis tipos comunes de biorreactores, profundizando en sus características y la amplia gama de usos que ofrecen.
El biorreactor de tanque agitado es uno de los diseños más utilizados. Consiste en un recipiente cilíndrico con un agitador mecánico. La agitación asegura una mezcla uniforme de los contenidos, incluidos los nutrientes, las células y los gases. Este tipo de biorreactor proporciona un excelente control sobre parámetros como la temperatura, el pH y el oxígeno disuelto.
Se emplea habitualmente en la producción de antibióticos, enzimas y proteínas recombinantes. La capacidad de regular con precisión el entorno lo hace adecuado para procesos que requieren condiciones constantes para el crecimiento celular y la formación de productos óptimos.
Los biorreactores de transporte aéreo son otra categoría importante. Estos biorreactores de células animales utilizan el principio de inyección de gas para crear circulación dentro del reactor. Las burbujas de gas ascendentes elevan el líquido y las células, lo que promueve la mezcla y la transferencia de oxígeno. Los biorreactores de transporte aéreo suelen preferirse por su tensión de corte relativamente baja sobre las células, lo que los hace adecuados para cultivos de organismos frágiles como las células de mamíferos. Encuentran aplicaciones en el cultivo de células para la producción de vacunas y la ingeniería de tejidos.
El biorreactor de filtro percolador se utiliza habitualmente en el tratamiento de aguas residuales. Consiste en un lecho de material sólido, como rocas o plástico, sobre el que se escurre el agua residual. Los microorganismos crecen en la superficie del material y metabolizan los contaminantes presentes en el agua.
Este tipo de biorreactor es eficaz para eliminar materia orgánica y compuestos nitrogenados de las aguas residuales, contribuyendo a la protección del medio ambiente y a la mejora de la calidad del agua.
Los biorreactores de membrana combinan el tratamiento biológico con la filtración por membrana. La membrana actúa como barrera para separar la biomasa del efluente tratado, lo que permite producir agua de alta calidad. Se utilizan cada vez más en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales debido a su capacidad para producir agua limpia y a su diseño compacto.
Además del tratamiento de aguas residuales, los biorreactores de membrana tienen aplicaciones potenciales en la separación y purificación de biomoléculas en procesos biofarmacéuticos.
Los fotobiorreactores están diseñados específicamente para el cultivo de organismos fotosintéticos, como las microalgas. Estos biorreactores están equipados con fuentes de luz para proporcionar la iluminación necesaria para la fotosíntesis. Pueden tener varios diseños, incluidas configuraciones tubulares, de panel plano o de columna. Los fotobiorreactores se utilizan en la producción de biocombustibles a partir de algas, así como en la extracción de compuestos valiosos como pigmentos y antioxidantes.
Los biorreactores de lecho empacado contienen un lecho fijo de partículas sólidas o matrices sobre las que se inmovilizan las células o enzimas. El sustrato fluye a través del lecho y los biocatalizadores inmovilizados llevan a cabo las reacciones deseadas. Este diseño ofrece una alta densidad celular y se puede utilizar para un funcionamiento continuo. Los biorreactores de lecho empacado se emplean en procesos como las conversiones enzimáticas y la producción de metabolitos secundarios a partir de células vegetales.
La elección del tipo de biorreactor depende de varios factores, entre ellos la naturaleza de los organismos o células que se cultivan, el producto deseado, los requisitos del proceso y las consideraciones económicas. Los avances en la ciencia de los materiales, la tecnología de sensores y el control de procesos han dado lugar a mejoras continuas en el rendimiento y la funcionalidad de los biorreactores.
En conclusión, los seis tipos de biorreactores analizados tienen sus propias ventajas y están adaptados a aplicaciones específicas. El desarrollo y la optimización de estos biorreactores son esenciales para el avance de la biotecnología en diversos sectores, desde la atención sanitaria y los productos farmacéuticos hasta la gestión medioambiental y la producción de energía sostenible. A medida que avance la investigación, podemos esperar más innovaciones en el diseño de biorreactores para satisfacer las crecientes demandas y desafíos del mundo moderno.
