La industria química ha dependido de combustibles fósiles para la producción de sus componentes más básicos, lo que contribuye, en gran medida, a la producción de contaminantes , responsables del 2% de las emisiones de gases del efecto invernadero en el mundo. Hoy, la ciencia busca descarbonizar al sector petroquímico, a través del uso de bacterias y microbios que generen el ingrediente inicial para la fabricación de productos de la rama, como el acero, acetona e isopropanol (IPA), por medio del aprovechamiento de gases residuales .
El estudio, publicado hoy en "Nature Biotechnology", narra el proceso innovador para fabricar acetona, derivada de la bacteria Clostridium autoethanogenum (C. auto). Un equipo de investigadores, liderado por el biólogo sintético Michael Köpke, separaron 272 cepas provenientes de este agente, en búsqueda de 30 enzimas que desempeñan un papel fundamental en la biosíntesis . Durante este proceso las células bacterianas se convierten de un compuesto a otro.
Bacteria Clostridium autoethanogenum. Foto: Universidad Estatal de Michigan
Tras la extracción de las 30 enzimas, los científicos insertaron combinaciones de ellas en C. auto mediante vehículos de entrega de genes, llamados "plásmidos". Estas cepas, de acuerdo a los autores de este trabajo, convierten continuamente gases residuales del acero en suficiente acetona e IPA, convirtiéndolos en candidatos viables para la producción comercial a gran escala.
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Este procedimiento forma parte de la biología sintética , una neodisciplina que tiene como objetivo el diseño o re-diseño de sistemas biológicos con nuevas o mejoradas cualidades.
“Aprovechar la biología para utilizar gases residuales y producir productos químicos industriales es realmente emocionante”, señaló a "Science" Corinne Scown, experta en biocombustibles del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
La experta, que no participó en el trabajo, indicó que la biología sintética persigue a dos sectores de difícil descarbonización como lo son la producción de acero y los productos químicos industriales. Sin embargo, esta no es la primera vez que la ciencia recurre al aprovechamiento de microbios para la creación de productos.
Durante el siglo XIX, la humanidad explotó distintos agentes microbianos para la fabricación de alcohol, queso y yogur. En los albores del siglo XX, se inició con la aplicación de biotecnología a escala industrial, época en la que se generó almidones y azúcares en acetona (impulsado por el químico Chaim Weizmann), con el uso de bacterias, una alternativa sin humo para crear pólvora, este paso fue clave para la activación bélica de la Primera Guerra Mundial, esto provocó que la técnica adquiera fama. En la última década, además, la levadura y la Escherichia coli se usan para originar etanol.
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Hasta que en 1950 y 1960, el auge del petróleo ofreció a fabricantes de productos químicos lo que tanto buscaba, materiales de partida más baratos para docenas de productos químicos básicos, lo que relegó a la mayoría de los microbios al basurero industrial. Sin embargo, el empleo de combustibles fósiles llevó, literalmente, al carbono a los cielos, por lo que las promesas de las grandes industrias por alcanzar el "carbono cero" ha propiciado la búsqueda de nuevas alternativas de producción, como lo es la cultivación de microbios.
Según los autores de este estudio esperan que el proceso "plásmido", las bacterias produzcan una variedad de otras sustancias químicas, como el butanol, que se emplea en la producción de barnices, y el propanodiol, que se encuentra en los cosméticos, lo que abrirá la puerta a la ingeniería de microbios, capaces de alimentarse de otros gases residuales que reciclan el carbono en la fabricación de productos y evitan que sean liberados en la atmósfera.
melc