Una biotecnología revolucionaria permite a bacterias genomodificadas producir biocombustibles sostenibles
Las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, pueden ayudar a reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera. Algunas veces, dichas fuentes producen grandes cantidades de energía, pero no siempre cuando su demanda es alta. La falta de tecnologías viables para almacenar ese exceso de electricidad impide, a día de hoy, que se pueda prescindir por completo de las centrales eléctricas convencionales. Además, no se valorizan las grandes cantidades de CO2 producidas por la industria, por ejemplo, en el sector siderúrgico. En el proyecto financiado con fondos europeos eForFuel, que reúne a investigadores y empresas de toda Europa, se abordaron al unísono todos estos problemas.
Microorganismos al rescate
El concepto revolucionario del proyecto eForFuel se basó en el uso del excedente de electricidad de fuentes renovables, las emisiones residuales de la industria y bacterias cultivadas en laboratorio para producir valiosos biocombustibles listos para usar. «Nuestra cadena de producción sostenible convierte las emisiones de CO2 y la electricidad renovable en ácido fórmico fácil de usar, que después se suministra a microbios genomodificados para producir combustibles de hidrocarburos renovables y otros biomateriales», señala Laura Martinelli, directora general y fundadora de IN SRL Impresa Sociale y coordinadora del proyecto. El primer paso consistió en emplear electricidad renovable para reducir de forma directa el CO2 a un producto líquido. Se introdujo CO2 y agua en un electrolizador, lo que permitió obtener ácido fórmico, un ácido que se encuentra sobre todo en las hormigas. A continuación, se transfirió el ácido fórmico a un fermentador, un depósito en el que se pueden cultivar bacterias. El fermentador albergaba una cepa especial de «E. coli» genomodificada capaz de digerir el ácido fórmico y producir gases de hidrocarburo que, después, se pueden convertir en combustibles para el transporte.
Nueva vía para emplear el CO2 en biocombustibles avanzados
«El CO2 es ilimitado, puede capturarse del aire o de fuentes puntuales, y puede transformarse en multitud de productos, como los biocombustibles avanzados. La tecnología aún está en ciernes y plantea varios retos, como la reducción rentable del CO2 en un vector viable y su transformación ulterior en combustibles avanzados con un microorganismo genomodificado», destaca Martinelli. La ruta metabólica que permitió convertir de manera eficaz el CO2 y el ácido fórmico en combustibles se basó en la reacción inversa de escisión de la glicina. La glicina y la serina, precursores universales de compuestos monocarbonados, se produjeron a partir de formiato y CO2 a través de una ruta reductora. «Fuimos los primeros en diseñar una ruta reductora de la glicina totalmente sintética, que permitió a “E. coli” crecer con ácido fórmico y CO2 como únicas fuentes de carbono. Demostró ser la ruta aerobia de asimilación de formiato más eficiente desde el punto de vista energético, adecuada para su expansión industrial», destaca Martinelli. La evolución adaptativa en el laboratorio permitió optimizar aún más la cepa para lograr un crecimiento rápido y unos mayores rendimientos de la biomasa. Además, en los experimentos de evolución adaptativa en laboratorio se adaptó la cepa al crecimiento en concentraciones de CO2 más bajas, similares a las de los gases residuales industriales. «El desarrollo de soluciones tecnológicas eficientes, como cepas microbianas que pueden crecer y producir con fuentes monocarbonadas, es fundamental para establecer una bioeconomía sostenible y escalable. Varios grupos de investigación ya han reproducido el diseño de la ruta reductora de la glicina en otros organismos, y hay en marcha múltiples proyectos para aprovechar el trabajo iniciado por eForFuel», señala Martinelli. «Los estudios de prueba de concepto han permitido mejorar la cepa de “E. coli” genomodificada para que crezca en metanol, otro compuesto reducido monocarbonado, con una menor huella de CO2. Esto podría convertirlo en una fuente de carbono más adecuada para la bioeconomía», concluye Martinelli En memoria de Arren Bar Even, fallecido prematuramente, inventor de la innovadora tecnología de eForFuel. Y una mención especial para Steffen Lindner, del Hospital Universitario Charité de Berlín, que continúa con su trabajo pionero.
Palabras clave
eForFuel, CO2, ácido fórmico, E. coli, biocombustible, electricidad renovable, ruta reductora de la glicina, fuente monocarbonada
