Microbios Mutantes Desbloquean El Alijo De Energía De Algas Marinas

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Se ha abierto una nueva fuente posible de biocombustible: algas marinas. Los investigadores han diseñado bacterias para descomponer uno de los azúcares primarios en las algas pardas y convertirlo en etanol u posiblemente otros biocombustibles.

Un prometedor nuevo sistema puede convertir las algas pardas en biocombustibles, abriendo una nueva fuente posible de energía que podría ayudar a reemplazar los combustibles fósiles, como la gasolina, informaron hoy los científicos (19 de enero).

El secreto: bacterias genéticamente modificadas para descomponer un azúcar previamente inaccesible en algas marinas, llamado alginato.

Los investigadores que desarrollaron este nuevo sistema lo utilizaron para generar etanol, un biocombustible que se agrega a la gasolina; sin embargo, tienen el potencial de producir no solo etanol, sino otros biocombustibles, dicen otros.

El nuevo sistema es como una plataforma Lego, dijo Yasuo Yoshikuni, investigador del estudio y director científico y cofundador del Bio Architecture Lab en California. Con los cambios en los componentes del proceso, el mismo sistema basado en microbios podría usarse para producir una variedad de productos, dijo Yoshikuni.

Por ejemplo, el sistema podría usarse para convertir las algas marinas en una fuente (también llamada materia prima) para otros biocombustibles, que podrían incluir butanol, un alcohol, como el etanol, que se mezcla en gas, o productos químicos utilizados en el biodiesel, que tiene propiedades Similar al diesel convencional a base de petróleo. [10 maneras de alimentar el futuro]

"Abre un vasto potencial nuevo para las materias primas de biocombustible", dijo Tom Richard, director de los Institutos de Energía y Medio Ambiente de la Universidad Estatal de Pennsylvania.

Sigue habiendo dos preguntas, según Richard, que no participó en el estudio, que se publica en la edición de mañana (20 de enero) de la revista Science: ¿Es económicamente viable usar algas marinas para producir biocombustibles? ¿Y es ambientalmente atractivo?

"No sabemos la respuesta a ninguna de las preguntas, lo que este artículo demuestra es que es técnicamente posible, lo que es un gran primer paso", dijo Richard. "Y creo que en ambos casos hay razones para pensar que hay un buen tiro".

¿Por qué algas?

Las algas marinas ahora se unen al grupo de plantas, desde el maíz hasta las algas unicelulares, que ofrecen alternativas a los combustibles fósiles tentadoras y renovables. En los Estados Unidos, el etanol hecho de maíz se agrega a la gasolina; En Brasil, los automóviles funcionan en gran medida, a veces completamente, con etanol hecho de caña de azúcar.

Pero convertir el maíz y la caña de azúcar en combustible puede ser problemático, ya que ambos también son cultivos alimentarios. Incluso otras fuentes potenciales de biocombustibles, como switchgrass, pueden competir por la tierra en un mundo cuya población está creciendo y buscando una dieta más intensiva en recursos. [7 (Billion) Hitos de la población]

"Este es uno de los grandes debates sobre los biocombustibles: ¿Hay suficiente tierra agrícola para producir los alimentos que necesitamos en la sociedad y también producir cantidades significativas de biocombustibles", dijo Richard.

Las algas son diferentes; No compite con la agricultura.

"Hay mucha biomasa en el océano, y hasta ahora la gente no ha encontrado maneras de explotarla sustancialmente", dijo Chris Somerville, director del Energy Biosciences Institute, que no participó en el estudio.

Las algas marinas, una fuente de nutrición relativamente poco explotada, especialmente en América del Norte, tienen un alto contenido de azúcares, que son precursores de la mayoría de los biocombustibles. Las algas también carecen de lignina, un compuesto que hace que las paredes celulares sean rígidas en las plantas terrestres y que deben eliminarse antes de que dichas plantas puedan convertirse en combustible.

Aun así, hasta ahora, las algas parecían tener un potencial limitado como materia prima para el biocombustible, ya que uno de sus azúcares primarios, el alginato, no podía descomponerse con la eficiencia suficiente para producir biocombustible a escala industrial.

El bicho

Los microbios marinos ya tienen la capacidad de descomponer el alginato, transportar los productos y metabolizarlos, por lo que el equipo de Yoshikuni primero descubrió los detalles de cómo sucedió esto. Luego, crearon otro microbio, más amigable con la industria, E. coli, para hacer algo similar, escupir etanol al final de un proceso de varios pasos. El último de los pasos podría reemplazarse para producir otros biocombustibles, o incluso productos químicos como plásticos y bloques de construcción de polímeros.

Este sistema también aprovecha otros azúcares en las algas, manitol y glucano, ya que E. coli ya poseía la capacidad de descomponer el manitol, y las enzimas disponibles comercialmente pueden descomponer fácilmente el glucano en una forma más accesible, la glucosa.

Este sistema podría usarse en cualquier alga marrón (las algas también vienen en verde y rojo). El equipo de Yoshikuni utilizó kombu, algas utilizadas en la cocina del este de Asia.

Según Dan Trunfio, director ejecutivo de BAL, Dan Trunfio, director ejecutivo de BAL, cultiva algas a lo largo del tres por ciento de las costas del mundo, donde ya crecen las algas marinas, podrían producir 60 mil millones de galones de etanol.

Tanto Richard como Somerville dijeron que la producción de etanol a partir de algas marinas utilizando su sistema microbiano probablemente requeriría más trabajo para ser rentable a escala industrial.

BAL, que está probando métodos de cultivo en cuatro granjas piloto de algas marinas frente a la costa de Chile, está trabajando en la comercialización del proceso para producir etanol y productos químicos renovables, según Trunfio. Las ventajas de las algas marinas, su alto contenido de azúcar y la falta de lignina, lo convierten en una fuente viable para el biocombustible desde una perspectiva de costos, dijo.

Mirando hacia el futuro

También está la cuestión ambiental.

Un desafío probablemente será la demanda de nutrientes de las algas marinas, como el nitrógeno y el fósforo, que no son naturalmente abundantes en los océanos, dijo Somerville. "Y generalmente no es deseable fertilizar el océano", dijo.

La escorrentía llena de nutrientes crea zonas muertas, con bajo contenido de oxígeno, como ocurre en el Golfo de México, donde el río Mississippi entrega su carga útil de fertilizante agrícola.

Sin embargo, Trunfio argumenta que la necesidad de nutrientes de las algas marinas crea una oportunidad, ya que las granjas de algas marinas de BAL están ubicadas cerca de las granjas de salmón, por lo que las algas pueden usar los desechos de salmón como fertilizante.

En general, Somerville fue cauteloso acerca de las implicaciones del nuevo sistema microbiano.

"¿Esto cambia todo? No", dijo Somerville. "Es el comienzo de la apertura de una nueva área; se necesita mucha investigación adicional en términos generales para ver cuál es la verdadera oportunidad".

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