04.10.2022 - Universität Konstanz

Las algas como biorrefinerías microscópicas

Un químico logra dar un paso clave hacia la producción de productos químicos sostenibles en microfábricas vivas

Las materias primas fósiles son limitadas y no están disponibles ni son extraíbles en todo el mundo, como estamos comprobando ahora mismo con el ejemplo de los combustibles fósiles y el aumento de los precios de la energía. Por tanto, las fuentes de materias primas renovables desempeñarán un papel cada vez más importante en el futuro: como fuentes de energía, pero idealmente también como proveedores de bloques de construcción para productos químicos y materiales más compatibles con el medio ambiente.

Para utilizar materias primas renovables -como los aceites vegetales- en la producción de productos químicos, primero hay que procesarlas y, en algunos casos, convertirlas químicamente. En la industria, este proceso se denomina comúnmente refinado. Hasta ahora, se requerían complejos procesos para extraer y separar las materias primas biológicas de las células en las que se producían, antes de que los materiales pudieran ser mejorados y procesados posteriormente.

Ampliar la maquinaria natural de las células

La investigadora doctoral Natalie Schunck y el profesor Stefan Mecking, del Departamento de Química de la Universidad de Constanza, han abierto una vía para hacer mucho más eficiente el paso de mejorar las materias primas sostenibles. Han conseguido introducir en las algas unicelulares catalizadores sintéticos adecuados, es decir, sustancias que provocan las reacciones de mejora deseadas, concretamente en el lugar donde producen y almacenan sus lípidos.

En su reciente artículo en Angewandte Chemie, los investigadores describen cómo se transportaron con éxito los catalizadores a su destino. Además, aportan pruebas de que el catalizador que han utilizado permanece estable en los compartimentos de almacenamiento de lípidos de las células de las algas y cumple allí la tarea prevista: la conversión de los ácidos grasos insaturados de las células de las algas en bloques de construcción modificados de cadena larga adecuados para la producción de productos químicos sostenibles. "Al introducir los catalizadores, conseguimos añadir a la maquinaria de las algas una reacción química que no se produce en la naturaleza, pero que es muy relevante para la mejora de aceites y grasas en la industria de procesamiento de materias primas: la metátesis de las olefinas. Así, las células de las algas podrían convertirse en pequeñas refinerías", resume Mecking.

Fijación del dióxido de carbono atmosférico

Las microalgas elegidas por Schunck son un reto, ya que poseen una pared celular que hay que superar. Para poder seguir llevando el catalizador a su destino, la investigadora utilizó un truco: acopló el catalizador a un colorante que normalmente se utiliza para teñir las reservas de lípidos de las células de las algas. De este modo, pudo asegurarse y también observar que el catalizador llegaba a su destino. "Natalie Schunck logró este dificilísimo trabajo experimental gracias a sus extraordinarias cualidades como investigadora. Este proyecto requería amplios conocimientos de química y sólidos conocimientos de biología, que ella había adquirido en el programa de estudios de Ciencias de la Vida", explica Mecking.

Las ventajas decisivas de estas algas son evidentes: son fotoautótrofas, ya que utilizan el dióxido de carbono atmosférico como fuente de carbono y la luz solar como fuente de energía para la fotosíntesis de compuestos químicos complejos, como sus ácidos grasos. Esto los convierte en candidatos prometedores a la hora de encontrar productores de recursos renovables. "Al ampliar el espectro funcional de las algas, estamos ahora un paso más cerca de utilizarlas a largo plazo como microfábrica viva de productos químicos sostenibles", concluye Mecking.

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