Plásticos y cosméticos neutros para el clima a partir de bacterias
Un proyecto de la UE busca avances en la fabricación sostenible de productos químicos
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Plásticos, medicamentos, cosméticos... hay muy pocos productos cotidianos que no dependan del uso de recursos fósiles. Un equipo europeo de investigación dirigido por la Charité - Universitätsmedizin de Berlín se propone ahora revolucionar esta piedra angular de la industria química: en el marco del proyecto CarboNcare, los científicos están desarrollando bacterias capaces de producir importantes materias primas químicas a partir de metanol sostenible, sustituyendo así los recursos fósiles. El proyecto se financia con una subvención Pathfinder de 3,1 millones de euros del Consejo Europeo de Innovación (CEI), que apoya específicamente las innovaciones revolucionarias con gran potencial de mercado.
La industria química sigue dependiendo en gran medida de recursos finitos como el petróleo, el gas natural y el carbón. Muchos planteamientos alternativos se basan en el azúcar y la biomasa, pero su cultivo requiere tierras valiosas y compite con la producción de alimentos. "Nuestro objetivo es desvincular la producción química de los recursos fósiles y vegetales", explica Steffen Lindner-Mehlich, científico del Instituto de Bioquímica de Charité y director del proyecto CarboNcare, que ya está en marcha. "Nuestro objetivo es hacer más sostenible la industria química, sin poner en peligro la seguridad alimentaria. Para lograrlo, estamos recurriendo a todos los trucos de la biotecnología".
El objetivo de los investigadores es hacer posible una economía circular del CO2: en otras palabras, utilizar el dióxido de carbono liberado a la atmósfera -por ejemplo, cuando se incinera un producto plástico al final de su ciclo de vida- como material de base para producir ese mismo producto. En un escenario ideal, esto crearía un ciclo cerrado del carbono sin emisiones adicionales. El primer paso en este camino ya está al alcance de la mano: El metanol -material de base clave en la industria química- ya puede fabricarse a partir de CO₂ capturado de la atmósfera.
Las fábricas bacterianas pretenden producir lactato, succinato y butanodiol
Los científicos del proyecto CarboNcare se centran ahora en el segundo paso, es decir, la conversión del metanol en productos intermedios importantes como el lactato, el succinato y el 2,3-butanodiol. La industria aprovecha estos productos intermedios para producir medicamentos (por ejemplo, recubrimientos de comprimidos), alimentos (por ejemplo, conservantes y potenciadores del sabor), bioplásticos, cosméticos (por ejemplo, barras de labios, cremas) y caucho para la fabricación de neumáticos. El objetivo del proyecto es diseñar bacterias que lleven a cabo esta conversión de metanol, creando así pequeñas fábricas biológicas. "Estamos reprogramando genéticamente las dos cepas bacterianas que ya trabajan en el ámbito industrial (Escherichia coli y Pseudomonas putida) para que se "alimenten" de metanol y excreten lactato, succinato o butanodiol", explica Steffen Lindner-Mehlich.
Sin embargo, esto es más fácil de decir que de hacer, ya que la energía que las bacterias obtienen de la alimentación normalmente se utilizaría principalmente para apoyar su propio crecimiento, en lugar de producir productos químicos. "Por eso vinculamos el crecimiento bacteriano directamente a la producción de los productos químicos deseados", añade la directora del proyecto. "De este modo, si las bacterias quieren crecer, tienen que producir al mismo tiempo la molécula deseada. Este enfoque no sólo aumenta el rendimiento, sino que también hace que el proceso sea más robusto y predecible, lo cual es un factor decisivo para el uso industrial."
Optimización para uso industrial
Para reconfigurar exhaustivamente las rutas metabólicas de las bacterias, el equipo del proyecto planea simular inicialmente los procesos bioquímicos en un ordenador antes de realizar las modificaciones necesarias en los organismos bacterianos. "Además de la biología molecular, también tenemos en cuenta la escalabilidad industrial", subraya Steffen Lindner-Mehlich. Por tanto, el proceso de fermentación se diseñará de modo que más adelante pueda funcionar con fiabilidad a escala industrial, y también se analizará su huella medioambiental y su viabilidad económica. Los conocimientos interdisciplinarios necesarios para lograrlo reúnen a ocho socios europeos de la ciencia y la industria dentro del proyecto CarboNcare.
"Queremos desarrollar una alternativa seriamente viable y sostenible a los métodos de producción establecidos en la industria química", subraya Steffen Lindner-Mehlich. "Para que los plásticos, los cosméticos y otros productos cotidianos puedan fabricarse en el futuro de forma neutra para el clima". La demanda de productos químicos básicos demuestra hasta qué punto podría ser grande el potencial de este planteamiento: solo el mercado mundial de lactato ascendió a unos 2 900 millones de euros en 2021 y sigue creciendo.
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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