01.04.2022 - Chinese Academy of Sciences

Conversión de dióxido de carbono en biocombustibles a partir de microalgas

Los científicos exploran un sensor genético de luz azul para duplicar la productividad del aceite en las microalgas industriales

Las microalgas, algas que no se ven a simple vista, absorben el dióxido de carbono y producen aceites que pueden utilizarse como biocombustibles. Estos biocombustibles, que pueden ser carbono-negativos, son prometedores como alternativa a los combustibles fósiles convencionales. Sin embargo, los procesos biológicos que permiten a estas microalgas producir aceites no se conocen del todo.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por el profesor XU Jian, del Instituto de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos de Qingdao (QIBEBT), de la Academia China de Ciencias (CAS), ha descubierto un sensor genético de la luz azul que regula la síntesis de aceite en una microalga industrial, y ha explorado este descubrimiento para duplicar la productividad microalgal de aceites.

Propusieron una nueva tecnología denominada síntesis de aceite inducida por luz azul (BLIO), que tiene importantes implicaciones en la conversión de dióxido de carbono en biocombustibles a partir de microalgas. Sus resultados se publicaron el 29 de marzo en Nature Communications.

En las algas productoras de aceite, llamadas microalgas oleaginosas, el estrés ambiental, como la privación de nutrientes, la luz intensa o el calor, suele provocar la acumulación de aceite. Estos aceites de alta densidad energética son triacilgliceroles (TAG), precursores de los biodiésel. Las microalgas son una materia prima prometedora para la producción de TAG debido a su rápido crecimiento y a su alto contenido en aceite.

Los científicos saben desde hace tiempo que la producción de aceite forma parte de la respuesta de las células de las microalgas a las tensiones ambientales, pero explotar este conocimiento para lograr una mayor productividad de aceite es difícil porque carecen de una comprensión completa de cómo funciona el proceso.

El equipo de investigación del QIBEBT lleva tiempo buscando una forma mejor de inducir la productividad de aceite en las microalgas. "Son muy deseables nuevos estímulos ambientales que permitan un control eficaz y preciso del ensamblaje celular de los TAG, pero sin comprometer la productividad de la biomasa", dijo ZHANG Peng, investigador postdoctoral del Centro de Células Individuales de QIBEBT.

El equipo lleva más de una década estudiando la microalga oleaginosa industrial Nannochloropsis oceanica, un tipo de microalga marina capaz de producir aceites de alto valor a partir de agua de mar yCO2.

Su largo viaje en busca de un nuevo estímulo que puedan controlar con mayor precisión para la producción de aceite les llevó finalmente a la luz azul. El equipo de investigación descubrió una vía hasta ahora desconocida "BlueLight-NobZIP77-NoDGAT2B".

Cuando los nutrientes, como el nitrógeno, son abundantes, un regulador sensible a la luz azul llamado NobZIP77 desactivaría la producción de TAG en la microalga, al inhibir la expresión de enzimas productoras de aceite como NoDGAT2B. "Sin embargo, cuando se agota el nitrógeno, la clorofila a, que normalmente absorbe la luz azul, se reduce, lo que hace que entre más luz azul en el núcleo donde reside NobZIP77. El aumento de la exposición de NobZIP77 a la luz azul desbloquea su efecto inhibidor sobre las enzimas que sintetizan los TAG, y libera a NoDGAT2B para que produzca más TAG". explicó ZHANG Peng.

"Este mecanismo tan conciso que vincula la detección de la luz con la síntesis de los TAG no se conocía hasta ahora, por lo que es muy emocionante", añadió XIN Yi, profesor asociado del Centro unicelular.

Basándose en estos hallazgos, el equipo inventó la tecnología BLIO, en la que la microalga eliminada por NobZIP77 se expone primero a la luz blanca y luego a la azul. Esto da como resultado un nivel de productividad máxima de TAG que es el doble de la microalga no modificada bajo luz blanca constante.

"La calidad de la luz es una herramienta de control muy deseable. Así, nuestro descubrimiento en este estudio apunta a una nueva dirección en el desarrollo de materias primas, el diseño de fotobiorreactores o el control de bioprocesos", dijo XU Jian, jefe del Centro de Células Individuales y autor principal del estudio.

Los investigadores creen que este mecanismo genético está ampliamente presente en las microalgas y las plantas superiores, y prevén un futuro en el que la tecnología BLIO y sus variantes contribuyan a circunstancias en las que se requiera una conversión altamente eficiente deCO2 en aceites u otras macromoléculas.

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.

Hechos, antecedentes, expedientes
  • microalgas
  • aceites
  • combustibles
  • biocombustibles
  • algas
  • dióxido de carbóno
  • dióxido de carbóno
  • biodiesel
  • biodiesel
Más sobre Chinese Academy of Sciences