Análisis del desarrollo tecnológico en laaplicación de enzimas en la industria textil

Osear F. Castellanos'", Claudia N. Jiménez*, Arcady P. Sinitsyn**,Víctor M. Montañez*, Oiga A. Sinitsyna**

* Grupo de Investigación BioGestión. Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial. Facultadde Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá D.C.

** Laboratorio en Fisico-Quimica de la Transformación Fermentativa de Polímeros. Facultad deQuímica. Universidad Estatal de Moscú Mijail Lomonosov.

§ e-mail: ofcastellanosd@unal.edu.co

(Recibido: Septiembre 29 de 2005 - Aceptado: Julio 11 de 2006)

Resumen

El presente estudio de vigilancia tecnológica sobre las temáticas asociadas a la aplicación industrialde las enzimas, específicamente en el sector textil, busca establecer el desarrollo científico ytecnológico que ha tenido lugar en este sector a partir del año 1998. Para ello, se emplearonherramientas de software para la captura, preparación y análisis de información procedente deartículos científicos y patentes, así como la experiencia acumulada en investigaciones previas decaracteristicas similares, a partir de la cual se estructuró la metodología de trabajo. Se identificaronlas principales áreas de aplicación industrial, así como las dinámicas investigativas y de desarrolloindustrial de los procesos enzimáticos en el tratamiento de textiles, estableciendo indicadores deactividad e indicadores relacionales que permitieron la generación de mapas tecnológicos y laidentificación de clusters temáticos.

Palabras clave: Enzimas industriales, Vigilancia tecnológica, Textiles, Mapastecnológicos.

Abstraet

The objective of this technological monitoring study about the topics associated with the industrialapplication of enzymes, specífically in the textile sector, is to establish the scientific andtechnological developrnent ofthis sector from 1998 to date. For this aim, software was used for theacquisition, preparation and analysis of information proceeding from scientifíc articles and patents,as well as the experience accumulated in previous works with similar characteristics, from which themethodology of this investigation was structured. The main areas of industrial application, thedynamics of research and industrial development of the enzym.atic processes in textil e treatmentwere identified, establishing activity indicators and relational indicators that allowed the generationoftechnologicalmaps and the identificatíon ofthematic clusters.

Keywords: Industrial enzym.es, Technological monitoring, Textiles, Technological maps.

1. Introducción

El desarrollo de procesos ingenieriles se orientacada vez con mayor frecuencia hacia tecnologíasbasadas en conocimiento como la informática, lamicroelectrónica, las telecomunicaciones, lananotecnología y la biotecnología. Respecto a esta

última, el Instituto Colombiano para el Fomentode la Ciencia y Tecnología Colciencias seencuentra en el proceso de formulación deldireccionamiento estratégico de la biotecnologíapara los próximos 10 años (Colciencias, 2004; De

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Peña, 2005). En sus resultados se identificó comoun área de gran interés y alta prioridad, aldesarrollo científico y tecnológico de la aplicaciónindustrial de las enzimas. Dentro de este tipo deprocesos se puede mencionar el empleo debiocatalizadoresen industrias de alimentos ybebidas, pulpa de papel, textiles, obtención debiogas y bioetanol, remediación ambiental, etc.(Wiseman, 1991). Las enzimas que se emplean secaracterizan por obtenerse en grandes volúmenesde fermentación con actividades específicasrelativamente bajas, y su uso está dirigido altratamiento de importantes cantidades de sustratosespecíficos. No obstante, también son de granrelevancia las enzimas que no tienen este tipo deaplicación industrial, como las empleadas en losanálisis biomédicos y bioquímicos, por cuanto susactividades específicas son muy superiores a lasprimeras y sus campos de aplicación exigencantidades de enzima menores.

El ejercicio realizado por Co1ciencias,mencionado anteriormente, permitió evidenciarque en el campo de las enzimas industriales lasinvestigaciones fundamentalmente se hanliderado desde las ciencias básicas, orientándose ala obtención de nuevas fuentes microbianas de loscatalizadores, el mejoramiento genético de cepas,así como su análisis einético y bioquímico. Sinembargo, desde mediados de la década anterior seha venido planteando la necesidad del desarrolloingenieril de procesos de aplicación industrial delas enzimas, para lograr su obtención a nivelnacional o recurriendo a diferentes tipos deproveedores.

Otro hecho que debe considerarse es que lasenzimas industriales y su tecnología de aplicaciónpara los sectores mencionados representan unrubro elevado en los costos de producción de lasindustrias en las cuales se aplican, puesto que casien su totalidad son insumos importados. Teniendoen cuenta esta situación y las conclusiones delestudio de Colciencias, se hace importante generarnuevas tecnologías enzimáticas y evaluar laposibilidad de transferir tecnologías existentes enotros países.

Por lo anterior, el presente artículo tiene comoobjetivo evaluar el grado de desarrollotecnológico de la aplicación industrial de las

enzimas, centrándose en el sector de los textiles,de gran dinámica económica a nivel mundial,mediante la aplicación de la vigilancia tecnológica(Castellanos, 1996), la cual, como herramientamoderna de gestión y manejo de la informacióncientífica y tecnológica, es cada vez más utilizadaen el desarrollo industrial, organizacional einvestigativo. La industria textil se tomó comoreferencia dado que se han identificado beneficiosde la incorporación de biocatalizadores en losprocesos productivos, como la reducción delimpacto contaminante y el hecho de sereconómicamente más favorable (Godfrey, 1996;Krichevski, 1998; Li & Hardin, 1998; Gusakov etal., 2000). La vigilancia permite la identificaciónde tendencias en las tecnologías y la preparaciónde los sistemas o grupos para anticiparse a loscambios que el entorno científico y tecnológicoexperimenta constantemente (Palop & Vicente,1999; Escorsa & Maspons, 2001; Tyndale, 2001).

2. Metodología

La metodología empleada en el ejercicio devigilancia tecnológica en enzima s con aplicaciónen la industria textil consta de tres etapasprincipales (palop & Vicente, 1999; Vargas &Castellanos, 2005): la primera es la selección defuentes de información en bases de datos deartículos científicos y en bases de datos depatentes. La segunda etapa consiste en ladefinición de las ecuaciones de búsqueda ydescarga de información en un formato adecuadopara su tratamiento. Finalmente, la tercera etapaincluye la preparación del corpus de informacióny el análisis de resultados a partir de los cuales seestrueturan los mapas y gráficos que muestran lastendencias predominantes y la situación actual delas principales tecnologías y desarrolloscientíficos en la aplicación de procesosenzimáticos en el tratamiento de textiles.

2.1 Selección de fuentes de información

Esta etapa es fundamental para garantizar lacalidad de la información y, por ende, de losresultados. Para el ejercicio de vigilancia enenzimas con aplicación en la industria textil sebuscó una fuente de información que abarcara latemática a tratar de manera consistente y quepermitiera tener acceso a varias bases de datos

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empleando la misma ecuación de búsqueda.Teniendo en cuenta lo anterior, la base que seseleccionó fue SCOPUS® que, además de abarcara otras bases de datos, permite realizar la búsquedade patentes con la misma ecuación de búsqueda. Elacceso a esta base se obtuvo a través de unconvenio (on-campus agreement) con laUniversidad Nacional de Colombia.

SCOPUS® es una novedosa herramienta denavegación que involucra una de las mayorescolecciones a nivel mundial de resúmenes,referencias e índices de literatura científica,técnica y médica (CTM). Esta base de datos ofreceacceso a 14.000 revistas científicas de más de4000 editores internacionales.

El ejercicio se concentra en la ventana deobservación correspondiente al periodo enero de1998 a agosto de 2005, tanto para el análisis deartículos como de patentes. Cabe resaltar que laspatentes analizadas en este estudio corresponden alas patentes concedidas en cada uno de los añoscorrespondientes al periodo mencionado.

2.2 Construcción de ecuaciones de búsqueda ydescarga de información

En la construcción de las ecuaciones para labúsqueda de información en la base de datosSCOPUS® se tuvieron en cuenta aspectos como:

Definición de los temas: Las temáticas asociadasal uso de enzimas en procesos industriales sonmuy amplias. Aun el empleo de las enzimas ensectores específicos como el textil sigue siendoamplio por la diversidad de procesos en estecampo industrial. Sin embargo, a través de laspalabras clave y su asociación lógica, es posiblegenerar ecuaciones de búsqueda que proporcionenresultados pertinentes.

Análisis de los campos: Las bases de datos poseendiferentes campos que presentan los elementoscaracterísticos tanto de los artículos científicoscomo de las patentes (Título, Palabras clave, Año,Autor, Resumen, etc.). A pesar de que cada fuentede información estructura estos campos de maneraparticular, la opción de exportación de registros deSCOPUS® permite exportar en formatosespecíficos que permiten normalizar los campos

descritos anteriormente.

Selección de términos descriptivos: Laidentificación de términos similares reduce demanera significativa la cantidad empleada en laecuación de búsqueda y permite a su vez, lainclusión de los términos más adecuados.

Ecuación de búsqueda para artículos: Teniendoen cuenta los tres tópicos descritos anteriormentese generó la ecuación de búsqueda para losarticulas científicos que se muestra acontinuación:

(TITLE-ABS-KEY (dye* W/5 cellulose) OR(dying W/5 textil) OR (dying W/5 denim) OR(dying* W/5 cellulose) OR (decolo*tion W/5textil*) OR (decolo*tion W/5 denim) OR(decolo*tion W/5 cellulose)OR (redepositionW/5 textil*) OR (redeposition W/5 denim) OR(redeposition W/5 cellulose) OR (backstain* W/5textil*) OR (treatment W/5 textil*) OR(treatmentW/5 textil*) OR (treatment W/5 denim) OR(treatmentW/5 cellulosejj Abll) (TITLE-ABS-KEY (enzyme* OR cellulase OR lipase ORcarbohydrolase OR protease OR biopolish* OR"cotton fiber" OR "textil" industry") AND(EXCLUDE(DOCTYPE, "bk") OREXCLUDE(DOCTYPE, "pa") OREXCL UDE(DOCTYPE, "er") OREXCL UDE(DOCTYPE, "no") ANDEXCLUDE(SUBJAREA, "ECBUMA") OREXCLUDE(SUBJAREA, "MATH") OREXCLUDE(SUBJAREA, "PHYS") OREXCLUDE(SUBJAREA, "PSYCH") OREXCLUDE(SUBJAREA, "SOC")) AND (LllvUT- TO(PUBYEAR, 2005) OR LIMIT-TO(PUBYEAR, 2004) OR LIMIT-TO(PUBYEAR, 2003) OR LIMIT-TO(PUBYEAR, 2002) OR LIMIT-TO(PUBYEAR, 2001) OR LIMIT-TO(PUBYEAR, 2000) OR LIMIT-TO(PUBYEAR, 1999) OR LIMIT-TO(PUBYEAR,1998)

La ecuacion anterior permitió encontrar 689artículos, que fueron depurados teniendo encuenta lapertinencia de la temática tratada en cada

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uno de ellos para este ejercicio, así como lapresencia de los campos analizados,especialmente de palabras clave. De esta forma sellegó a un total de 483 artículos a partir de loscuales se obtuvieron los resultados que sepresentan más adelante.

Ecuación de búsqueda para patentes: El estudiode patentes en el sector de enzima s aplicadas a laindustria textil se realizó a través del análisis de laspatentes concedidas, encontradas mediante elmotor de búsqueda de la Oficina Europea dePatentes (EPO por sus siglas en inglés) conocidocomo Espacenet® a través de Internet. Estaherramienta de búsqueda permitió acceder a labase de datos de la EPO y a algunas patentesregistradas en la USPTO. Se tomó como base laecuación para artículos, la cual se optimizó en lasiguiente forma: .

TITLE-ABS-KEY( ( (dye W/5 denim) OR(dyingW/5 denim) OR (decolo*tion W/5 textil*) OR(decolo*tion W/5 denim) OR (antiredepositionW/5 textil*) OR(antiredeposition W/5 denim) OR(backstain* W(5 textil*) OR (backstain* W/5denim) OR (stonewash* W/5 denim) OR(stonewash* W/5 textil*) AND(cellubiohydrolase OR glucanase OR celluJaseOR carbohydrolase OR protease OR lipase ORbiopolish") )

Con esta ecuación se obtuvo un total de 434registros de patentes concedidas. A través de unaposterior revisión de los registros encontrados, seseleccionaron 390 patentes para realizar el análisisde los resultados. Esta revisión consistió enconstatar la existencia en cada uno de los registrosde la información completa en los camposrequeridos para el estudio.

2.3 Preparación del Corpus de Información

Los registros encontrados en SCOPUS® fueronexportados al software para manejo de registrosbibliográficos RefWorks® en formato TagDelimited, el cual permite una mejor organizaciónde la información para su posterior manejo enMicrosoft Excel®. Posteriormente se realizarondos prooedimientos que simplifican elprocesamiento de la información y enconsecuencia, sus resultados: Filtrado, que

consiste en la eliminación de registros que no seconsideran relevantes de la información inicial ysinonimización, que es la agrupación de palabras otérminos similares en un único términorepresentativo.

En el proceso de preparacion del C01pUS deinformación se procede a encontrar la relaciónentre las temáticas que se abordan en el ejercicio,empleando para ello software especializado parael manejo de datos. En este ejercicio se emplearonmacros en Microsoft Excel® para generar losÍndices relacionales entre los tópicos encontrados.

2.4 Obtención de mapas tecnológicos

A partir de estos registros, se construyeron losmapas tecnológicos en SPSS® usandoescalamiento multidimensional (MDS),empleando la opción de Escalamientomultidimensional ALSCAL del software SPSS®,en un modelo tridimensional de distanciaeuclídea. Se emplea esta técnica porque es la quepresenta una mayor concordancia entre laestructura de los datos reales y los datosestadísticos relacionales. El proceso de definiciónde clusters de temáticas y áreas tecnológicas sehizo a partir de la distribución espacial de losresultados arrojados por el MDS, para lo cual seidentificaron los resultados en el mapatridimensional, se compararon en los planos queconforman dicho espacio y se cotejaron lasmedidas de estímulo coordinado para establecerde manera más acertada los límites de cada uno delos clusters.

3. Resultados

3.1 Análisis de los artículos publicados en elárea

La tabla 1 muestra la dinámica del conjunto deartículos analizados desde 1998 hasta el presenteaño, así como la dinámica correspondiente a losdocumentos de patente en el mismo periodo detiempo. Se observa una tendencia creciente en laproducción de artículos relacionados con latemática de enzimas para la industria textil, hasta2001 (año con mayor cantidad de publicaciones).Sin embargo, entre 2002 y 2004 la publicación deartículos en este campo permaneció prácticamente

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constante, pudiéndose prever que en lo que restade 2005 esta situación continuará.

Tabla l. Dinámica en la investigacián aplicada ydesarrollo tecnológico de las enzimas en la industria textil

Registros 20051998 .1999 2000 2001 2002 2003 2004 enero- TolaI

por añoagosto

Artículos 36 45 63 84 74 78 72 31 483Patentes 68 74 85 63 30 40 22 8 390

Las posibles causas de este comportamiento en laactividad del desarrollo de patentes en enzimasindustriales de uso textil se relacionan con doshechos evidenciados en años anteriores: Por :unlado, líderes del sector como Novo Nordisk A/S yGenencor International, durante los años 80s yprincipios de los 90s se posicionaron en elmercado logrando desarrollos en ciencia básica yaplicada que les permitieron a su vez, generarprocesos y productos, que a pesar de su eficienciatecnológica, no han sido aún requeridos por elmercado para ser implementados en la producciónindustrial. Lo anterior implica que los líderes delmercado han disminuido su interés en actividadesde I+D y de solicitud de patentes, por cuanto susdesarrollos serían sobredimensionados para losrequerimientos del mercado.

El otro hecho evidenciado está relacionado con latendencia que se dio hacia la concentración delsector productivo a través de la fusión de empresasmultinacionales y la adquisición de empresasnacionales por parte de las grandes corporaciones,no solo en la industria de enzimas, sino en otrasindustrias asociadas a la biotecnologia en lasegunda mitad de la década de los 90s. Este hechoha provocado una disminución significativa en laoferta de nuevos desarrollos.

Las temáticas más abordadas en este campo de labiotecnología se pueden deducir mediante elanálisis de las palabras clave, entre las cuales ·lamás relevante es cel/ulase, que corresponde a laenzima de mayor utilización en procesos textiles.Así mismo, aparecen términos como cellulose,enzyme, dye, fiber, textile y cellulose bindingdomain, junto con procesos como enzymaticliydrolysis, finishing, scouring, dyeing ydecoloration. Los materiales celulósicos másinvestigados se basan en algodón, resaltándose el

denim y la lana. De otro lado, Trichoderma reeseisobresale como el microorganismo productor deenzimas que más se referencia, junto conPhanerochaete chrysosporium y los bacilos engeneral. Además de la celulasa, se encuentran lalacasa y la endoglucanasa como las enzimas másestudiadas para su aplicación en la industria textil.

Entre los autores líderes en la investigación en estatemática, sobresale A. Cavac o-Paulo ,investigador del Departamento de ingeniería detextiles de la University of Minho en Guimaráes,Portugal, quien aparece en el primer lugar con 33artículos. El segundo autor en importancia es G.Gabitz, perteneciente al Departamento deBiotecnología ambiental de la Graz University ofTechnology en Austria. Otros autores importantesson T. Tzanov y K. H. Robra ., quienes hacen partedel grupo de investigación de Cavaco-Paulo.Dentro del grupo de los autores más relevantestambién se encuentran J. Buchert, quien pertenecea VTT Biotechnology en Finlandia, A. Sanromány S. Rodriguez-Couto del Departamento deIngeniería Química de la Universidad de Vigo,España.

Con el análisis de la dinámica de palabras clave seidentificaron las áreas crecientes y emergentes.Las primeras se refieren a palabras quecomenzaron a ser mencionadas recientemente enlos artículos analizados, como los azo - colorantesCazo dye) , que en 2004 tuvieron una mayorfrecuencia y en 2005 ya han sido incluidos en 4publicaciones. Los procesos de delignificaciónpueden considerarse como áreas emergentespuesto que, a pesar de que en años anteriores estatemática ya había sido abordada, su frecuencia deaparición fue baja y se dejó de escribir al respectodurante un periodo de tiempo, reapareciendo en elaño 2004. Las palabras como scouring, reactivedye, enzyme activity, purification, mediators yTrametes versicolor aumentaron la frecuencia deaparición en años recientes y en lo corrido del año2005 ya se han publicado artículos que lasincluyen como palabras clave. Esto indica que soncampos en los cuales la investigación está vigentey puede ir en aumento.

Se observó que el autor líder, A. Cavaco-Paulo,publicó la mayor cantidad de artículos relativos ala aplicación de enzimas en la industria textil en el

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año 2001, Ya partir de tal año la tendencia ha sidodecreciente. En 2005 no se cuenta con artículos deeste autor. Situación similar ocurre con los autoresTzanov y Robra de su grupo de investigación. Engeneral, se encontró que los autores líderespublicaron la mayor cantidad de artículosrelativos a la temática analizada en el año 2001, Yque se mantuvo una tendencia constante depublicación entre 2002 y 2003. Apartir de 2004 seregistró una disminución de la cantidad depublicaciones en el campo estudiado, aunque en2005 podría presentarse un leve aumento,considerando que hasta agosto de este año se habíapublicado una cantidad mayor de artículos que eltotal del año inmediatamente anterior.

3.2. Análisis de las patentes concedidas

En la tabla 1 se observa la tendencia decreciente apatentar en las áreas asociadas a la temáticaestudiada en los últimos 3 años. En el año 2002 sepresentó un descenso del 47.6 % con respecto a200 l. El año 2003 experimenta un ligeroincremento pero la tendencia negativa se presentanuevamente en 2004 y en lo que va corrido de2005.

Dentro de la información disponible sobrepatentes, se encuentra el campo rc (códigoasignado para la patente de acuerdo con laclasificación internacional de patentes CIP). ElCIP es un sistema jerárquico donde la aplicaciónde la tecnología se divide por secciones, clases,subc1ases y grupos. Este sistema es indispensablepara recuperar documentos de patente en labúsqueda, para establecer la novedad de unainvención o determinar el estado de la técnica enun ámbito específico de la tecnología (OMPr,2005). En la tabla 2 se describen las 10 áreastecnológicas con mayor número de patentes.

Las cuatro principales áreas tecnológicas hacenreferencia a composiciones o materialesdetergentes con participación de enzimas,mientras que en el quinto lugar está el.área detratamiento bioquímico de fibras junto con el áreatecnológica relativa a enzimas como la celulasa.Se observa que, en general, la mayoría de áreasmás relevantes se relacionan con detergentes.

Procter & Gamble Co. es la empresa con mayor

número de patentes relativas a la aplicación de lasenzimas en la producción de artículos paralimpieza, en este caso, de detergente s para ellavado de textiles. En la misma línea de actuaciónse encuentra Unilever PLC, que patentó 64desarrollos en el periodo del análisis. NovoNordiskAlS y Geneneor International Ine. son lasempresas dedicadas a la investigación y desarrolloen enzimas más representativas de este estudio. Seresalta también el apreciable número de patentescuyos titulares son no corporativos (20 registros).

Tabla 2. Descripción de áreas tecnológicas de las patentes

NO·T~Otros compuestos que mtrUI elllu composldones

J CllD31386 ddrrgmtes cubitrtas por prt:paradolKS que coatieataem::imu

"Otros eompDestOS que t:Dtn:a en las composidoaes

2 CllD3I31 dt:tugmfes cubiertas por pn:partlcioDeI que contienenenzimas poUmeros

71

3 ClJOl11OO l\1a~ detereentes carsdUiudos por su forma oproPledMlts fisic.as

61

344 ClJD3122 Otros compuestos qae entru ea las composicioaesdt:krp..ala cublerus por ~clratos O sus dui"'ados

5 DQ6¡\fl6lOO TntamieDto bioqufmlco de las fibru, bUos,. hilados. tejidos oarticultJs fibrosos bechos de rstu materias, P. ej. mzimáticoEnzimas, p. ej. lipsas (6.); Promzlmas; COmp4l1irioDts que

6 C12~9142 las ecaueeea y actúan sobreios cnlaets beta -gtucasidicos-l,4.p. ej. alalasa

31

7 CllDJll1 Otros compuestos que mtnla ea las composldoaesddergmtes caJ»utu por compuestos Uüolubles m agJl!Otros compuestos qee entran. en las composiciones

8 CJJD3I39 ckkrgmtu CllbierUs por Pen::ompaestos orgioioos oiAorp.nicos

15

9 CllD3lOO 0C:r0s C01Dpatstos qae atrab CI1las composidolluddergeates

21

lO CUD3ISO Otros ·c:ompDest~ que entraa en las composicionesdetugen.tes cublntas por perfumes

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Fuente: Descripcl6n de áreas en (OMPI, 2005)

El investigador con la mayor cantidad de registrosde patentes es James Burckett St.Laurent, quienpertenece al equipo de investigación de Proeter &Gamble en Miami Valley Laboratories (USA). Elsiguiente investigador en este orden es PhillipVinson, que trabaja con Jeffrey Scheibel.Posteriormente se encuentran Thomas Cripe yBurkett-St, investigadores de Proeter & Gambleen la división en Ohio (USA). Si se analizan losdemás investigadores con gran actividad enpatentes, se observa que están concentrados en eldesarrollo de detergentes o compuestos paraaplicación en lavado y tratamiento de textiles.

La dinámica en cuanto a las áreas tecnológicasmuestra que los principales desarrollos fueronpatentados entre 1999 y 2001. La tendencia en lasáreas relacionadas con la formulación dedetergentes es decadente, puesto que desde 2002ha disminuido notablemente la cantidad depatentes relacionadas con dichas áreas. Sólo elárea CllD3/37 (composiciones detergente s quecontienen enzimas específicas) ha mantenido una

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Análisis del desarrollo tecnolágico en laaplicación de enzimas en la industria textil

dinámica constante, excepto para el año 2002.Como área creciente puede señalarse sólo a C 12N(composiciones con microorganismos o enzimas),que apareció en documentos de patente en el año2001, reapareció en 2003 y en 10 corrido de 2005ya se cuenta con 3 patentes que la incluyen.

Practer & Cambie tuvo un periodo de altaactividad patentadora entre 1998 y 2001 pero hadecrecido en los últimos años. Nava Nordisk A/Stambién ha disminuido el número de patentes enlos últimos cuatro años. Por el contrario UnileverPLCy Genencor InternationalInc. han tenido unadinámica más estable. En general, se observa queel patentamiento en el campo analizado por partede las empresas líderes ha disminuido en añosrecientes.

3.3 Obtención de los mapas tecnológicos

3.3.1 Mapa tecnológico resultado del análisisde artículos

A partir del mapa que se muestra en la figura 1, seidentificaron los siguientes clusters temáticosasociados a las referencias de artículosencontradas con la ecuación de búsqueda definida(presentada en la metodología).

-2

Figura J_ Resultados del escalamiento multidimensional(MDS) para las palabras clave de artículos

Cluster A: Las áreas del conocimiento queconforman este cluster se refieren a la utilizaciónde procesos enzimáticos en el tratamiento detextiles, principalmente las asociadas al denim y alteñido con - índigo. Dentro de este grupo sedestacan los procesos asociados con el acabadobiológico (biapalishing), manchado de fibras(backstaining) en procesos de desteñido yacabado.

Cluster B: Se identifican en este cluster aquellastemáticas asociadas al tratamiento de papel através de procesos enzimáticos. Se puede observarclaramente la participación de la enzima xilanasay lashemicelulosas en este cluster. También hacenparte de este agrupamiento el blanqueamientoenzimático de fibras, principalmente de origenvegetal, y los procesos industriales de eliminaciónde la tinta en el reciclado de papel para producirpulpa con un mayor grado de calidad.

Cluster C: Este agrupamiento se relaciona con lautilización de las enzimas en los procesos deprotección del medio ambiente. Se logradistinguir la participación de tópicos relacionadoscon el manejo de efluentes yaguas residuales delos procesos de teñido y desteñido de textiles,resaltándose el uso en efluentes que contienencolorantes reactivos. Cabe resaltar también laaparición de términos como biodegradable ydegradación, que se relacionan con la utilizaciónde enzimas para la descomposición de sustanciasnocivas para el ambiente y disminuir lacontaminación.

Cluster D: Se encuentra representado por aquellasáreas relacionadas con los procesos de la celulosaen tratamientos previos a su utilización industrialy en la descomposición en sus unidades químicasmás simples. Se reconoce también la inclusión detemáticas asociadas a la actividad enzimática apartir de hongos como Aspergillus Niger.

Cluster E: Este grupo de temáticas es bastanteparticular. Se agrupan debido a la interacción entrelos clusters A, B y C. Esta interacción se establecea través de la relación que pueden tener loselementos pertenecientes a este cluster y lastemáticas que hacen parte de .los tres clustersmencionados anteriormente. Por ejemplo, la

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temática protección ambiental (environmentalprotection) es una temática transversal a losclusters A, B YC debido a que tiene relación conlos procesos para el manejo de efluentes delcluster C, el procesamiento enzimático de textilescomo el denim en el cluster A y el tratamiento delos residuos posteriores al blanqueamiento defibras de papel en el cluster B.

3.3.2 Mapa tecnológico resultado del análisisde patentes

Al igual que en el caso del análisis del mapa depalabras clave de artículos, se procedió a generaruna representación tridimensional de los datos yuna posterior interpretación a través de planos deobservación y las medidas de estímulo coordinadoque permitieran establecer los límites de loscluster s identificados. El análisis de los clusters deáreas tecnológicas se presenta a continuación:

Cluster A: Este grupo de áreas tecnológicasaborda la composición de detergentes,principalmente los que tienen que ver conprocesos enzimáticos de limpieza. El análisis defrecuencias de aparición de las áreas tecnológicasen este cluster permite establecer que lautilización de enzimas se da en gran medida enmateriales textiles con fibras poliméricas comopoliéster, También se resalta la participación de lascomposiciones de detergentes basadasesencialmente en compuestos tensoactivos, loscuales son ampliamente utilizados en detergentespara el lavado de ropa.

Cluster B: Las áreas tecnológicas asociadas a estecluster están relacionadas con composicionesespecíficas de detergentes cubiertas concarbohidratos y compuestos orgánicos einorgánicos. También se encuentran aquelloscompuestos formados por enzimas ymicroorganismos para uso industrial en general.

Cluster C: Está representado por las áreastecnológicas asociadas al tratamiento de textilesen procesos de blanqueamiento y post-tratamientode textiles y artículos fibrosos. Se localizantambién en este cluster aquellos procesos en losque se emplean enzimas y microorganismo s parala medición de procesos o análisis y que puedenestar relacionados con medidas de desempeño de

b io-blanqueadores. El área D06M15/05(tratamiento de fibras, hilos, hilados, tejidos oartículos fibrosos hechos de estas materias, concompuestos macromoleculares) es de gran interéspara este estudio porque representa directamentela utilización de las enzimas en el tratamiento defibras y textiles con compuestosmacromoleculares.

Cluster D: Este agrupamiento reúne las áreastecnológicas en las cuales se desarrollan procesosde ingeniería genética para la codificación denuevas enzimas y su utilización industriaL

4. Conclusiones y recomendaciones

De los resultados del ejercicio de vigilanciatecnológica en el campo de enzimas para laindustria textil, las principales conclusiones son:

A). En general, las investigaciones en el campo dela industria textil se han orientado a temasrelacionados con el estudio y aplicación de laenzima celulasa, y en años recientes se ha hechoénfasis en el manejo de colorantes (azo colorantesy reactivos) y el tratamiento de textiles conprocesos como el scouring, estudiando laactividad enzimática, el uso de mediadores, lapurificación de enzimas y la obtención decaracterización de enzimas de microorganismoscomo el Trametes versicolor.

B). Los temas principales que se han abordado enlas investigaciones relacionadas con las enzima spara el sector industrial, de acuerdo con el mapatecnológico generado en este estudio, se dividenen cuatro grupos: 1. Procesos enzimáticos para eltratamiento de textiles (en especial denim) y elmanejo de colorantes (índigo). 2. Tratamientoenzimático de pulpa. 3. Manejo de residuos de laindustria textil por medio de enzimas. 4.Tratamiento primario de celulosa.

C). El análisis de articulas muestra temáticas muyespecíficas como el estudio de procesos talescomo backstaining, biopolishing, adsorción decolorantes, en especial indigo, la utilización deenzimas en dichos procesos como la celulasa y lasendoglucanasas, descritos en el cluster 1 delmapa tecnológico. Existen pocos grupos de

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Análisis del desarrollo tecnológico en laaplicacion de enzimas en la industria textil

investigación que han desarrollado trabajosrelacionados con estos temas, pero en general, losmayores niveles de actividad científica ocurrieronentre 2001 y 2002, notándose en los últimos añosuna disminución en este campo.

D). Los grupos de investigación líderes en .elcampo estudiado se ubican en Portugal, Austna,España, Rusia y Finlandia. Este hecho se puededeber principalmente a la tradición investigativaen bioquímica e ingeniería enzimática de estospaíses. No obstante, este liderazgo fue mucho másvisible a comienzos de la presente década, antes delos procesos de fusión de las grandescorporaciones multinacionales.

E). El análisis de patentes establece como áreaintensiva en investigación y desarrollo, el empleode las enzimas en la composición de detergentespara el lavado de prendas y materiales a base defibras textiles. La conformación resultante de loscluster s de áreas tecnológicas a partir de patenteses una muestra de la transversalidad de losdesarrollos en detergentes. Aunque el papel activode las multinacionales de productos de limpiezacomo Proeter & Gamble y Unilever PLC es muyevidente, las empresas dedicadas a la producciónde enzimas como Genencor International Inc. yNovo Nordisk A/S tienen una fuerte incidencia enlos desarrollos de detergentes por liderar lainvestigación en procesos bioquímicos detratamiento de textiles (área tecnológica con elcódigo D06M16/00). La concentración demultinacionales que trabajan activamente en eldesarrollo de detergentes no ofrece condicionesfavorables para el desarrollo tecnológico en estaárea debido a las características monopolisticas deeste sub sector industrial de aplicación de lasenzimas.

F). Los procesos de ingeniería genética ycodificación de nuevas especies enzimáticas sepresentan como una alternativa con alto potencialpara el desarrollo de la aplicación de las enzimasen los procesos industriales relativos a la industriatextil. Dichos avances se encuentran muyrelacionados con el aumento en los niveles deproductividad de las nuevas enzimas modificadasen términos de eficiencia y efectividad de laacción enzimática.

G). Es importante mencionar que existe unanotable diferencia entre las dinámicas deproducción de artículos y patentes en lossiguientes aspectos:

(i) La mayor actividad investigativa en artículosde tratamiento de textiles mediante el empleo deenzimas ocurrió entre 2001 y 2002, observándoseuna tendencia prácticamente constante en suproducción en los años más recientes, mientrasque el pico de patentamiento en este mismo campoocurrió entre 1999 y 2000 con una posteriortendencia decreciente, hasta la fecha.

(ii) Asimismo, cabe resaltar el hecho de quequienes han liderado la investigación en el sectoranalizado, no aparecen como titulares de patentes.De igual forma, los titulares individuales depatentes no forman parte de los grupos deinvestigación identificados como líderes enartículos, sino que pertenecen a los equipos deinvestigación y desarrollo de multinacionalescomoProcter& Gamble.

(iii) Los clusters obtenidos en el mapa tecnológicode artículos están concentrados en temasespecíficos, mientras los clusters de patenteshacen referencia a desarrollos tecnológicos yaplicaciones transversales.

H). Al analizar este tipo de asimetrias en el trabajoadelantado por las universidades (queprincipalmente producen artículos) y la industria(que patenta sus desarrollos), pueden plantearseposibles causas, como la existencia de relacionesinadecuadas entre estos dos sectores,considerando que la industria adelanta sus propiosprocesos de investigación y desarrollo, cuyosresultados generalmente no son publicados enrevistas científicas sino a través de losdocumentos de patente. En este sentido, se puedesuponer que los investigadores de la academiapodrían estar enfatizando en temas que ya han sidoabordados en profundidad por las empresaslíderes, duplicando esfuerzos innecesariamente.Sin embargo, existe la posibilidad de que quienesescriben artículos deliberadamente basen susdesarrollos en las patentes de años atrás,replicando y profundizando en conocimiento yagenerado.

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Ingeniería y Competitividad, Volumen 8, No. 1, p. 37 - 46 (2006)

1). Para la generacion de investigacióntecnológica tendiente a desarrollar la aplicaciónde las enzimas en la industria textil es importanteconsiderar la tendencia de grupos académicos conaltos indicadores de actividad en investigación,pero con bajos niveles de generación deinnovaciones y productos tangibles. En este caso,para los grupos nacientes o jóvenes en el tema esimportante establecer alianzas con grupos quecuenten no sólo con aspectos como lainfraestructura, tradición, capital intelectual,indicadores cienciométricos, sino además queposean indicadores de desarrollo tecnológico,innovación y patentamiento.

J). Como recomendaciones del presente estudio sepropone realizar análisis posteriores que permitanindagar sobre los siguientes aspectos:

(i) Los motivos por los cuales los autores líderesen producción de. artículos y .patentes hancambiado de tema, bajando sus indicadores deactividad científica en la aplicación de las enzimasen la industria textil. Igualmente mediante lasherramientas de vigilancia determinar cuáles sonlas temáticas a las que actualmente se dedicanestos autores.

(ii) La situación de las enzimas de aplicaciónindustrial en otros sectores como, por ejemplo:tratamiento de la pulpa del papel, industria dealimentos, tratamiento de residuos, obtención debioetanol y bioenergia, etc. Lo anterior permitiráobtener un conocimiento más integral de laaplicación de las enzimas a nivel industrial.

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