El proyecto
Conectamos conocimiento para transformar la biomasa en bioenergía y bioproductos de alto valor añadido.
Presentación
Un punto de encuentro entre grupos de investigación que comparten un reto: aprovechar la biomasa lignocelulósica mediante la biotecnología y avanzar hacia una bioeconomía circular.
Bienvenidos a la página de la Red LIGNOCEL, la Red Temática Española sobre “Aprovechamiento Sostenible de Biomasa Lignocelulósica mediante Herramientas Biotecnológicas en la Transición hacia la Bioeconomía Circular, RED2024-153800-T” financiada en la actualidad por el programa “Redes de Investigación” en el marco del Programa Estatal de Transferencia y Colaboración, del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2024-2027 (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades MICIU/AEI /10.13039/501100011033).
La Red LIGNOCEL es un foro de intercambio de conocimiento y discusión entre grupos de trabajo con intereses en el aprovechamiento de la biomasa lignocelulósica como materia prima renovable y la búsqueda de soluciones biotecnológicas para su conversión en bioenergía (biocombustibles) y bioproductos (biomateriales y moléculas plataforma).
En sus cerca de 30 años de andadura, la Red LIGNOCEL ha conseguido reunir a nivel nacional a un importante número de grupos científicos y tecnológicos que trabajan en esta temática desde distintas perspectivas. La Red aglutina una gran riqueza de conocimiento básico acerca de la composición química y estructural de la biomasa lignocelulósica, así como sobre las estrategias para su aprovechamiento integral y sostenible en la obtención de biocombustibles, biomateriales y moléculas plataforma. Asimismo, los grupos integrantes cuentan con una sólida experiencia en los procesos de degradación microbiana y enzimática de los materiales lignocelulósicos, aplicando este conocimiento a la resolución de los desafíos industriales y ambientales relacionados con la transformación de la biomasa en bioenergía y bioproductos de alto valor añadido.
La principal motivación de la Red LIGNOCEL es favorecer el contacto y la cooperación entre grupos de investigación con intereses comunes, pero pertenecientes a áreas científicas diversas, dando a conocer sus líneas de trabajo, y promoviendo actuaciones de investigación. La Red LIGNOCEL es por tanto una herramienta clave de coordinación de estos grupos, de impulso de la investigación en dicha temática y de divulgación de sus resultados.
Financiación · RED2024-153800-T
Programa «Redes de Investigación» · Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2024–2027.
MICIU/AEI/10.13039/501100011033
Objetivos
El objetivo principal de la Red LIGNOCEL es crear sinergias, fomentar la colaboración científica entre grupos de investigación y realizar actividades de divulgación para promover la investigación en la temática de la Red.
Reunir conocimiento básico y aplicado en el área temática de la Red y potenciar el intercambio de dicho conocimiento entre sus miembros.
Consolidar las cooperaciones interdisciplinares actuales entre los grupos participantes y grupos colaboradores de la Red.
Promover el establecimiento de nuevas colaboraciones con otros grupos de investigación con intereses en esta área temática.
Fortalecer el desarrollo de líneas de investigación novedosas y/o prioritarias en el ámbito nacional y europeo dentro del área temática de la Red.
Promover la conexión entre instituciones a nivel nacional y europeo.
Otorgar una mayor visibilidad a las actividades de la Red Temática y a las líneas de trabajo de sus miembros.
Contribuir a impulsar la investigación en el área temática de la Red.
Beneficios
Desde hace más de 30 años, la Red LIGNOCEL ha reunido a nivel nacional a un importante número de grupos científicos y tecnológicos que trabajan en el aprovechamiento de la biomasa lignocelulósica como materia prima renovable. Su carácter multidisciplinar e interdisciplinar ha permitido aunar especialistas de reconocido prestigio que abordan este reto desde distintas perspectivas (Tecnología Química, Medioambiental y de Materiales, Biotecnología y Microbiología Industrial, Biología Molecular), facilitando la generación de sinergias y el desarrollo de estrategias innovadoras para abordar los retos asociados al desarrollo de la bioeconomía circular. La relevancia de la Red LIGNOCEL queda patente en su alineación con numerosas iniciativas nacionales e internacionales orientadas a acelerar la transición hacia una bioeconomía circular, como la recogida en el PEICTI 2024-2027 a través de la prioridad 8, alineada con Horizonte Europa (2021-2027), las Estrategias Española y Europea de Bioeconomía, el Pacto Verde Europeo, y la Agenda 2030 a través de sus Objetivos de Desarrollo Sostenible 9 y 12.
Entre las acciones llevadas a cabo en el ámbito de la Red, destaca su reunión anual. El enfoque integrador de diferentes disciplinas bajo el tema de la propuesta hace que estas Jornadas científicas sean particularmente fructíferas para los asistentes, ya que les permite actualizar sus conocimientos en cuestiones más alejadas de su experiencia investigadora, descubrir líneas novedosas y/o prioritarias nacionales y europeas, e identificar posibles socios para futuras propuestas. El formato y dimensión de esta reunión promueve la comunicación y discusión científico-técnica entre especialistas, abre nuevas colaboraciones, e impulsa el intercambio de estudiantes.
Investigación en red
La biomasa lignocelulósica es un recurso renovable abundante, ampliamente distribuido, de bajo coste, y no destinado a la alimentación.
Su aprovechamiento como materia prima para la obtención de bioenergía y bioproductos representa una alternativa sostenible a los recursos fósiles, siendo crucial para promover un crecimiento económico sostenible y preservar el medioambiente.
Además, la transformación de cultivos dedicados, residuos agroforestales y subproductos agroalimentarios, en biocombustibles, biomateriales y moléculas plataforma, a través de las denominadas biorrefinerías lignocelulósicas, contribuye al concepto de bioeconomía circular. Este sistema se basa en el aprovechamiento y la explotación de la biomasa lignocelulósica, reduciendo la huella de carbono asociada a los procesos productivos y ayudando a mitigar los efectos del cambio climático. Asimismo, se fomenta el uso eficiente de los recursos y la reutilización de los materiales y productos.
En este contexto, las herramientas biotecnológicas juegan un papel clave en el desarrollo de procesos industriales más sostenible, mejorando los ahorros de energía y reactivos, reduciendo el impacto ambiental de los mismos, y obteniendo productos con propiedades finales mejoradas. Los avances en biología sintética, ingeniería metabólica e ingeniería de proteínas, junto con las actuales herramientas de IA, están permitido el diseño racional de microorganismos y enzimas a medida, capaces de actuar como biocatalizadores altamente eficaces para la transformación de los materiales lignocelulósicos en productos de interés. Por último, la ingeniería de procesos, que aplica los principios de ingeniería química, bioquímica, y las ciencias digitales, juega un papel fundamental para optimizar, sistematizar y controlar los nuevos bioprocesos.
Asimismo, la incorporación de metodologías de evaluación de la sostenibilidad, como los análisis de ciclo de vida (ACV), permite cuantificar y comparar los impactos ambientales asociados a estos procesos, facilitando la toma de decisiones y orientando su desarrollo hacía procesos más eficientes y sostenibles.
Valorización de biomasa
La utilización de biomasa lignocelulósica ofrece a muchos sectores nuevas vías para alcanzar los objetivos de emisiones neutras de carbono, especialmente aquellas industrias cuya descarbonización resulta más compleja, como la petroquímica.
Por ejemplo, en la situación actual donde la contaminación producida por residuos plásticos derivados del petróleo es un problema a nivel mundial, con normativas cada vez más restrictivas para minimizar dicho impacto, cabe destacar el potencial de los procesos de bioconversión de biomasa para la obtención de moléculas plataforma, como el ácido láctico, y biomateriales avanzados, como la nanocelulosa, que pueden emplearse en la fabricación de bioplásticos sostenibles.
Asimismo, la lignina, generalmente incinerada para la obtención de energía que abastezca las plantas de transformación de la biomasa, como la industria de pasta y papel, puede valorizarse como tal, o a través de sus productos de degradación, en compuestos bioactivos para dotar de propiedades antioxidantes y antimicrobianas a los bioplásticos producidos. Además, la lignina presenta un elevado potencial para la producción de bioadhesivos, constituyendo una alternativa sostenible a los adhesivos convencionales derivados de los productos petroquímicos, como los basados en formaldehído, un compuesto con elevada toxicidad. Respecto a los biocombustibles avanzados, como el bioetanol, bio-oil, biogás y biometano, entre otros, pueden proporcionar una alternativa sostenible a los problemas ambientales derivados de la utilización intensiva de los combustibles derivados del petróleo.
Estos biocombustibles pueden utilizarse, de forma directa o a través de su transformación, en todos los sectores del transporte, especialmente en aquellos con una electrificación compleja, como la aviación, el transporte marítimo y los vehículos pesados.
Herramientas biotecnológicas
En este contexto, la biotecnología constituye una herramienta esencial para incrementar la eficiencia y sostenibilidad de los procesos industriales asociados a la valorización de la biomasa.
Por ejemplo, la evolución adaptativa de microorganismos fermentativos en medios que contienen elevadas concentraciones de compuestos inhibidores generados durante las etapas de fraccionamiento de la biomasa puede mejorar la producción de moléculas plataforma, como el ácido láctico, y de biocombustibles, como el bioetanol.
Estas estrategias permiten, por un lado, reducir o incluso eliminar etapas adicionales de detoxificación y, por otro, aumentar los rendimientos y la productividad de los procesos fermentativos.
Asimismo, la búsqueda computacional de nuevas enzimas lignocelulolíticas, incluyendo enzimas hidrolíticas (celulasas y hemicelulasas) y oxidativas (lacasas), junto con su optimización mediante técnicas de ingeniería de proteínas, como la evolución dirigida, permiten obtener biocatalizadores más resistentes y eficientes para actuar en condiciones industriales de los procesos de sacarificación y las etapas posteriores de fermentación láctica y/o alcohólica. Además, estas enzimas presentan aplicaciones de gran interés en otros ámbitos de la bioeconomía.
Por ejemplo, las celulasas pueden emplearse en la producción de nanocelulosa, contribuyendo a reducir el consumo energético del proceso y favoreciendo modificaciones superficiales que faciliten su posterior funcionalización, lo que amplía las posibilidades de aplicación de este biomaterial. De manera similar, las lacasas, ampliamente utilizadas en la industria de pasta y papel para el blanqueo de pastas celulósicas, pueden emplearse para modificar las ligninas generadas como subproductos de estos procesos, incrementando su reactividad y favoreciendo su valorización como materia prima para la obtención de bioadhesivos de origen renovable.
Finalmente, el desarrollo de cepas para la producción heteróloga de estas enzimas constituye un elemento estratégico para su implementación industrial, ya que permite aumentar los rendimientos de producción, reducir los costes asociados al proceso, facilitar la aplicación de herramientas avanzadas de ingeniería metabólica y de proteínas, y garantizar un suministro estable de biocatalizadores con propiedades adaptadas a las condiciones específicas de cada aplicación industrial.