27.09.2021 - Chinese Academy of Sciences

Síntesis de almidón a partir de dióxido de carbono

La ruta artificial puede producir almidón a partir de CO2 con una eficiencia 8,5 veces mayor que la biosíntesis de almidón en el maíz

Científicos chinos acaban de presentar por primera vez una ruta de novo para la síntesis de almidón artificial a partir de dióxido de carbono (CO2). Los resultados correspondientes se publicaron en Science el 24 de septiembre.

La nueva ruta permite cambiar el modo de producción de almidón de la plantación agrícola tradicional a la fabricación industrial, y abre una nueva vía técnica para sintetizar moléculas complejas a partir delCO2.

El almidón es el principal componente de los cereales, así como una importante materia prima industrial. En la actualidad, es producido principalmente por cultivos como el maíz mediante la fijación deCO2 a través de la fotosíntesis. Este proceso implica unas 60 reacciones bioquímicas, así como una compleja regulación fisiológica. La eficiencia teórica de conversión de energía de este proceso es de sólo un 2%.

Se necesitan urgentemente estrategias para el suministro sostenible de almidón y el uso deCO2 para superar los principales retos de la humanidad, como la crisis alimentaria y el cambio climático. El diseño de rutas novedosas, distintas de la fotosíntesis de las plantas, para convertirel CO2 en almidón es una misión importante e innovadora de ciencia y tecnología y supondrá una importante disrupción tecnológica en el mundo actual.

Para abordar esta cuestión, los científicos del Instituto de Biotecnología Industrial de Tianjin (TIB) de la Academia China de Ciencias (CAS) diseñaron un sistema quimioenzimático y una ruta anabólica artificial del almidón que consta de sólo 11 reacciones básicas para convertirel CO2 en almidón.

Esta ruta se estableció mediante una estrategia de "bloques de construcción", en la que los investigadores integraron módulos catalíticos químicos y biológicos para utilizar la energía de alta densidad y elCO2 de alta concentración de una manera biotecnológicamente innovadora.

Los investigadores optimizaron sistemáticamente este sistema híbrido mediante la segregación espacial y temporal, abordando cuestiones como la competencia entre sustratos, la inhibición de productos y la adaptación termodinámica.

La ruta artificial puede producir almidón a partir deCO2 con una eficiencia 8,5 veces mayor que la biosíntesis de almidón en el maíz, lo que sugiere un gran paso hacia la superación de la naturaleza. Proporciona una nueva base científica para crear sistemas biológicos con funciones sin precedentes.

"Según los parámetros técnicos actuales, la producción anual de almidón en un biorreactor de un metro cúbico equivale teóricamente a la producción anual de almidón del cultivo de 1/3 de hectárea de maíz, sin tener en cuenta el aporte de energía", afirma CAI Tao, autor principal del estudio.

Este trabajo abriría una ventana para la fabricación industrial de almidón a partir deCO2.

"Si el coste global del proceso puede reducirse a un nivel económicamente comparable al de la siembra agrícola en el futuro, se espera ahorrar más del 90% de la tierra cultivada y de los recursos de agua dulce", dijo MA Yanhe, autor correspondiente del estudio.

Además, también ayudaría a evitar el impacto medioambiental negativo del uso de pesticidas y fertilizantes, mejoraría la seguridad alimentaria de los seres humanos, facilitaría una bioeconomía neutra en carbono y, finalmente, promovería la formación de una sociedad sostenible de base biológica".

TIB se ha centrado en la biosíntesis del almidón artificial y la utilización delCO2 desde 2015. Para llevar a cabo esta investigación científica y tecnológica orientada a la demanda, se han reunido todo tipo de recursos para la innovación y se ha reforzado la integración de "disciplina, tarea y plataforma" para lograr una coordinación eficiente de los esfuerzos de investigación.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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