24.11.2021 - University at Buffalo

Cómo los microbios amantes del azúcar podrían ayudar a impulsar los coches del futuro

Una E. coli modificada genéticamente se alimenta de glucosa y luego ayuda a convertirla en moléculas que se encuentran en la gasolina

Suena a alquimia moderna: transformar el azúcar en los hidrocarburos de la gasolina. Pero eso es exactamente lo que han hecho los científicos.

En un estudio publicado en Nature Chemistry, los investigadores informan de que han aprovechado las maravillas de la biología y la química para convertir la glucosa (un tipo de azúcar) en olefinas (un tipo de hidrocarburo, y uno de los varios tipos de moléculas que componen la gasolina).

El proyecto ha sido dirigido por los bioquímicos Zhen Q. Wang, de la Universidad de Buffalo, y Michelle C. Y. Chang, de la Universidad de California en Berkeley.

El trabajo supone un avance en los esfuerzos por crear biocombustibles sostenibles.

Las olefinas constituyen un pequeño porcentaje de las moléculas de la gasolina tal como se produce actualmente, pero el proceso desarrollado por el equipo podría ajustarse en el futuro para generar también otros tipos de hidrocarburos, incluidos algunos de los demás componentes de la gasolina, afirma Wang. También señala que las olefinas tienen aplicaciones no relacionadas con los combustibles, ya que se utilizan en lubricantes industriales y como precursores para fabricar plásticos.

Un proceso de dos pasos con microbios que comen azúcar y un catalizador

Para completar el estudio, los investigadores empezaron alimentando con glucosa a cepas de E. coli que no suponen un peligro para la salud humana.

"Estos microbios son adictos al azúcar, incluso peor que nuestros hijos", bromea Wang.

Las E . col i de los experimentos fueron modificadas genéticamente para que produjeran un conjunto de cuatro enzimas que convierten la glucosa en unos compuestos llamados ácidos grasos 3-hidroxi. A medida que las bacterias consumían la glucosa, también empezaban a producir los ácidos grasos.

Para completar la transformación, el equipo utilizó un catalizador llamado pentóxido de niobio (Nb2O5) para cortar las partes no deseadas de los ácidos grasos en un proceso químico, generando el producto final: las olefinas.

Los científicos identificaron las enzimas y el catalizador mediante ensayo y error, probando diferentes moléculas con propiedades que se prestaban a las tareas en cuestión.

"Combinamos lo que la biología puede hacer mejor con lo que la química puede hacer mejor, y los juntamos para crear este proceso de dos pasos", dice Wang, PhD, profesor asistente de ciencias biológicas en el Colegio de Artes y Ciencias de la UB. "Utilizando este método, pudimos fabricar olefinas directamente a partir de la glucosa".

La glucosa procede de la fotosíntesis, que extrae el CO2 del aire

"Fabricar biocombustibles a partir de recursos renovables como la glucosa tiene un gran potencial para avanzar en la tecnología de la energía verde", afirma Wang.

"La glucosa es producida por las plantas mediante la fotosíntesis, que convierte el dióxido de carbono (CO2) y el agua en oxígeno y azúcar. Así que el carbono de la glucosa -y más tarde las olefinas- procede en realidad del dióxido de carbono que se ha extraído de la atmósfera", explica Wang.

Sin embargo, es necesario seguir investigando para conocer las ventajas del nuevo método y saber si puede ampliarse de forma eficiente para fabricar biocombustibles o para otros fines. Una de las primeras preguntas que habrá que responder es cuánta energía consume el proceso de producción de las olefinas; si el coste energético es demasiado alto, habría que optimizar la tecnología para que fuera práctica a escala industrial.

Los científicos también están interesados en aumentar el rendimiento. Actualmente, se necesitan 100 moléculas de glucosa para producir unas 8 moléculas de olefina, afirma Wang. A ella le gustaría mejorar esa proporción, centrándose en convencer a la E. coli de que produzca más ácidos grasos 3-hidroxi por cada gramo de glucosa consumido.

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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