Suena a alquimia moderna: transformar el azúcar en hidrocarburos que se encuentran en la gasolina. Pero eso es exactamente lo que han hecho los científicos. En un estudio publicado en Nature Chemistry, los investigadores informan que aprovechan 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 distintos tipos de moléculas que componen la gasolina).
El proyecto fue dirigido por las bioquímicas Zhen Q. Wang de la Universidad de Buffalo y Michelle C. Y. Chang de la Universidad de California, Berkeley. El artículo, que se publica hoy 22 de noviembre, marca un avance en los esfuerzos para crear biocombustibles sostenibles.
Las olefinas comprenden un pequeño porcentaje de las moléculas en la gasolina tal como se produce actualmente, pero el proceso que desarrolló el equipo probablemente podría ajustarse en el futuro para generar otros tipos de hidrocarburos, incluidos algunos de los otros componentes de la gasolina, según Wang. También señala que las olefinas tienen aplicaciones no combustibles, ya que se utilizan en lubricantes industriales y como precursores para la fabricación de plásticos.
Un proceso de dos pasos que utiliza microbios que comen azúcar y un catalizador, con el objetivo de sintetizar biocombustibles en un futuro
Para completar el estudio, los investigadores comenzaron alimentando con glucosa a cepas de E. coli que no representan un peligro para la salud humana. «Estos microbios son adictos al azúcar, incluso peores que nuestros niños«, bromea Wang.
E. coli en estos experimentos fue diseñada genéticamente para producir un conjunto de cuatro enzimas que convierten la glucosa en compuestos llamados ácidos grasos 3-hidroxi. A medida que las bacterias consumían la glucosa, también comenzaron a producir ácidos grasos.
Para completar la transformación, el equipo utilizó un catalizador llamado pentóxido de niobio (Nb2O5), para cortar 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 prueba y error, probando diferentes moléculas con propiedades que se prestaban a las tareas en cuestión.
«Combinamos lo mejor de la biología y la química, y lo reunimos para crear este proceso de dos pasos«, comenta la doctora Wang, profesora asistente de ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias Biológicas de la UB Artes y Ciencias. «Con este método, pudimos producir olefinas directamente a partir de la glucosa«.
La glucosa proviene de la fotosíntesis, que extrae CO2 del aire
«La fabricación de biocombustibles a partir de recursos renovables como la glucosa tiene un gran potencial para promover la tecnología de energía verde«, afirma Wang. «La glucosa es producida por las plantas a través de la fotosíntesis, que convierte el dióxido de carbono (CO2) y el agua en oxígeno y azúcar. Por lo tanto, el carbono en la glucosa, y luego en las olefinas, es en realidad del dióxido de carbono que ha sido extraído de la atmósfera«, agrega Wang.
Sin embargo, se necesita más investigación para comprender los beneficios del nuevo método y si se puede ampliar de manera eficiente para producir biocombustibles o para otros fines. Una de las primeras preguntas que habrá que responder es cuánta energía consume el proceso de producción de olefinas; si el costo de la energía es demasiado alto, la tecnología debería optimizarse para que sea práctica a escala industrial.
Aumentar el rendimiento de producción de olefinas
Los científicos también están interesados en aumentar el rendimiento. Actualmente, se necesitan 100 moléculas de glucosa para producir alrededor de 8 moléculas de olefina, según Wang. A ella le gustaría mejorar esa proporción, con un enfoque en persuadir a E. coli para que produzca más ácidos grasos 3-hidroxi por cada gramo de glucosa consumido.
Los coautores del estudio en Nature Chemistry incluyen a Wang; Chang; el doctor Heng Song, de UC Berkeley y la Universidad de Wuhan en China; Edward J. Koleski, el doctor Noritaka Hara y Yejin Min en UC Berkeley; el doctor Dae Sung Park, el doctor Gaurav Kumar y el doctor Paul J. Dauenhauer, de la Universidad de Minnesota (Park se encuentra ahora en el Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea).
Fuente: Nature Chemistry.
