Cianobacterias de diseño para la producción de plásticos y pinturas

Un equipo de químicos de la Universidad de California en Davis (Estados Unidos) ha diseñado algas verdeazuladas (cianobacterias) para la generación de precursores químicos de combustibles y plásticos, lo que supone un primer paso hacia la sustitución de los combustibles fósiles en la industria química.

Según explica Shota Atsumi, director de la investigación en un comunicado de la UC Davis, actualmente “la mayoría de las materias primas químicas proceden del petróleo y del gas natural, y necesitamos otras fuentes”. Los resultados de este trabajo han aparecido publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Las reacciones biológicas resultan óptimas en la formación de enlaces de carbono. En estos procesos, impulsados por la luz solar, el dióxido de carbono se usa como materia prima para generar otras sustancias. En ellos, las cianobacterias o algas verdeazuladas son especialistas, ya que llevan más de tres mil millones de años desarrollándolos.

En lo que se refiere al medio ambiente, el uso de cianobacterias para el desarrollo de sustancias químicas cuenta con una importante ventaja: no compite con la demanda de nutrientes, al contrario que los cultivos destinados a la producción de combustibles como el bioetanol o el biodiésel.

Pero el desafío radica en conseguir que estas algas produzcan cantidades significativas de sustancias químicas que puedan ser convertidas fácilmente en materias primas, que es lo que parecen haber conseguido los científicos.

Posible expansión comercial

Con la ayuda del fabricante químico japonés, Asahi Kasei Corp, los químicos del laboratorio de Atsumi en la UC Davis trabajaron para introducir una nueva vía química en las cianobacterias.

En primer lugar, a partir de una base de datos online, los investigadores identificaron enzimas que catalizasen las reacciones que ellos estaban buscando, e introdujeron su ADN en las células de las algas. Para ello, elaboraron un proceso de tres fases.

El resultado fue unas cianobacterias capaces de convertir dióxido de carbono en 2,3-butanodiol, que es un compuesto orgánico, concretamente, un alcohol, que puede usarse para fabricar pinturas, disolventes, plásticos y combustibles.

Dado que las enzimas pueden trabajar de manera distinta en organismos diversos, era casi imposible predecir cómo funcionaría el proceso antes de probarlo experimentalmente, explica Atsumi.

Sin embargo, las pruebas realizadas demostraron que, tras tres semanas de crecimiento, las cianobacterias habían producido 2,4 gramos de 2,3-butanediol por litro de medio de crecimiento (lugar de cultivo de los microrganismos), lo que supone la productividad más alta alcanzada hasta ahora por cianobacterias.

Según Atsumi, este logro otorga a esta tecnología un potencial de desarrollo comercial. El investigador espera afinar ahora el sistema para incrementar aún más la productividad de las algas verdeazules y experimentar con otros productos, al tiempo que sus socios exploran la expansión de este método.

Referencia bibliográfica:

John W. K. Olivera, Iara M. P. Machadoa, Hisanari Yonedaa y Shota Atsumia. Cyanobacterial conversion of carbon dioxide to 2,3-butanediol. PNAS (2013). DOI: 10.1073/pnas.1213024110.