Una E. coli modificada podría fabricar hidratos de carbono, combustible renovable, a partir del CO2

"La clave es que un microbio utilice el formiato como única fuente de carbono"

15.09.2021 - Estados Unidos

Investigadores de la Universidad de Newcastle (Reino Unido) han diseñado una bacteria Escherichia colipara capturar dióxido de carbono (_CO2) utilizando gas hidrógeno (H2) para convertirlo en ácido fórmico. La investigación, publicada en Applied and Environmental Microbiology, plantea la posibilidad de convertir el_{CO2 atmos}férico en productos químicos básicos.

Normalmente, una enzima deE. colicataliza la reacción inversa: la producción de H2 y_CO2a partir de ácido fórmico. En la naturaleza, este último es más conocido como un tipo de compuesto de vinagre que las hormigas utilizan para ahuyentar a los depredadores (fórmico viene del latín 'formica', que significa hormiga).

Para invertir la reacción normal enE. coli, los investigadores consiguieron que las bacterias cambiaran el molibdeno, un metal que normalmente es una parte crítica de la enzima, por el tungsteno, cultivando las bacterias en un exceso de este último. "Esto es bastante fácil de hacer, ya queE. colino puede distinguir fácilmente la diferencia entre los dos", dijo el investigador principal Frank Sargent.

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"El cambio de tungsteno por molibdeno modificó las propiedades de nuestra enzima, de modo que quedó bloqueada en el modo de captura de_CO2en lugar de ser capaz de cambiar entre la captura y la producción de_CO2", dijo el Dr. Sargent.

Los investigadores utilizaron un biorreactor presurizado especial lleno de H2 y_CO2para poner los gases a disposición de los microbios. "Funcionó: las bacterias pudieron crecer bajo la presión del gas y generar ácido fórmico a partir del_CO2", dijo el Dr. Sargent.

El Dr. Sargent desarrolló la idea a partir de la lectura de la aparición de la vida en la Tierra, tanto en la literatura primaria como en los libros de divulgación científica, dijo. Hace tres mil quinientos millones de años, no había oxígeno en la atmósfera, pero sí altos niveles de_CO2y H2, y la vida celular había comenzado a evolucionar a 10.000 metros bajo la superficie del océano.

Por aquel entonces, estos compuestos debían convertirse en los carbohidratos de los que depende la vida. Eso podría haberse logrado mediante una enzima "como la que encontramos enE. coli, hidrogenando el dióxido de carbono en un ácido orgánico", dijo el Dr. Sargent. "Queríamos probar esto en el laboratorio".

"En todo el mundo, las sociedades comprenden la importancia de combatir el cambio climático, desarrollar fuentes de energía sostenibles y reducir los residuos", dijo el Dr. Sargent. "La reducción de las emisiones de dióxido de carbono requerirá un conjunto de soluciones diferentes. La biología y la microbiología ofrecen algunas opciones interesantes".

"El objetivo final sería capturar el_CO2desperdiciado utilizando gas de hidrógeno renovable -como en esta investigación- o electrólisis alimentada por electricidad renovable, y convertirlo en ácido fórmico", dijo el Dr. Sargent. "La clave es que un microbio utilice el formiato como única fuente de carbono. Entonces podremos fabricar combustible, plástico o productos químicos. Esta es la visión de una bioeconomía verdaderamente cíclica en la que_{el CO2}se produce, se captura y se devuelve al mercado constantemente."

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