VERDE Y BARATA: LAS BACTERIAS SECRETORAS ELIMINAN LAS BARRERAS DE COSTOS PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES RENOVABLES.

26 de mayo 2011.

Un equipo de investigación del Instituto de Biodiseño de la Arizona State University ha desarrollado un proceso que elimina un obstáculo clave para producir a bajo costo, los biocombustibles renovables a partir de bacterias. El equipo ha reprogramado microorganismos fotosintéticos para secretar las grasas de alta energía, por lo que la recuperación de subproductos y la conversión a biocombustibles es más fácil y potencialmente más viables comercialmente.

Para obtener de las cianobacterias la liberación más fácil su preciosa carga, alta en grasas, el_ investigador Roy Curtiss (de pie) y el investigador postdoctoral Xinyao Liu, colocaron una serie de genes en las bacterias fotosintéticas que producen enzimas para degradar los lípidos de la membrana, haciendo agujeros en las membranas para liberar ácidos grasos libres en el agua. En un logro inteligente de reprogramación genética de las células, las enzimas sólo se producen cuando el dióxido de carbono - un ingrediente vital para el crecimiento de bacterias - se retira de su entorno. Crédito: del Instituto Biodesign de la Universidad Estatal de Arizona

"Los costos reales involucrados en cualquier producción de biocombustibles están recogiendo los buenos y convierte en combustible", dijo Roy Curtiss, del Centro del Instituto de Enfermedades Infecciosas y Vacunología y profesor en la Escuela de Ciencias de la Vida. "Todo este sistema que hemos desarrollado es un medio para una recuperación verde de materiales que no requieren de energía depende de los procesos físicos o químicos."

Curtiss es parte de un equipo grande, y multidisciplinario de la ASU que se ha centrado en la optimización de microorganismos fotosintéticos, llamados cianobacterias, como una fuente renovable de biocombustibles. Estos microorganismos son fáciles de manipular genéticamente y tienen un rendimiento potencial superior a los cultivos de plantas que se utilizan actualmente para la producción de combustibles para el transporte.

Pero, hasta ahora, la recolección de las grasas de los microorganismos ha requerido muchos pasos de procesos adicionales costosos que contribuyen hasta en un 70 a 80 por ciento del coste total de su producción de biocombustibles renovables, haciéndolos poco competitivos en comparación con los costos de producción del petróleo.

Las cianobacterias tienen un conjunto duro, protector de las membranas externas que ayudan a las bacterias a prosperar, incluso en un entorno duro, creando la espuma de la charca que a menudo se encuentran en las piscinas del patio trasero. Como las plantas, que dependen de la luz solar, agua y dióxido de carbono para el crecimiento.

Para obtener de las cianobacterias la liberación más fácil de su preciosa carga, alta en grasas, Curtiss y el investigador postdoctoral Xinyao Liu, colocó una serie de genes en las bacterias fotosintéticas que producen enzimas que degradan los lípidos de la membrana, haciendo agujeros en las membranas para liberar los ácidos grasos libres en el agua . En un logro inteligente de reprogramación genética de las células, las enzimas sólo se producen cuando el dióxido de carbono --- un ingrediente fundamental del crecimiento bacteriano --- se retira de su entorno.

"En primer lugar, libera los ácidos grasos mediante la activación de la autodestrucción de las bacterias mediante la adición de níquel," dijo Liu, "pero esto no es tan bueno para el medio ambiente Por lo tanto, esta vez lo hicimos de una manera más inteligente -. deteniendo el dióxido de carbono de suministro. La estrategia de no agregar nada para la recuperación de los combustibles de la biomasa está diseñado para reducir drásticamente los costes de transformación."

 "La genética es una herramienta muy poderosa", añadió Liu, quien recientemente presentó los resultados en la 3ra Edición de la Cumbre Mundial de las algas en San Diego, California. "Hemos creado un sistema muy flexible que finalmente podemos controlar. Después de enseñar a las cianobacterias a excretar combustibles, no queremos perder los lípidos útiles en las membranas fotosintéticas, por lo que desarrollamos una forma más ecológica de reciclar el valor restante de las biofábricas . "

El equipo probó las enzimas de degradación de grasa, llamadas lipasas, que provienen de fuentes como bacterias, hongos y cerdos de Guinea para ver cuál funcionaría mejor. Estas lipasas son capaces de trabajar como tijeras moleculares, sin recortar los ácidos grasos de las membranas fotosintéticas. También se trabajó para optimizar las condiciones de crecimiento de su método de recuperación verde, las pruebas variables como la densidad del cultivo de células de los microorganismos, la intensidad de la luz y la agitación de cultivos.

El ingenio del equipo se basa en parte en su capacidad de utilizar todo el repertorio del conjunto de herramientas de la naturaleza. "Debido a la rápida secuenciación del ADN y a las bases de datos públicos de genes, ahora podemos utilizar este vasto y creciente almacenaje de secuencias de genes con potentes métodos informáticos de búsqueda para identificar los mejores genes y las proteínas con funciones óptimas y capacidades independientemente de su origen en microorganismos, plantas y animales ", dijo Curtis. "Es como ser un niño en una tienda de dulces del tamaño del Estado de Arizona y la búsqueda de los dulces más deliciosos tratando casi a la vez de chasquear los dedos!"

A continuación, el grupo pondrá a prueba sus resultados en fotobiorreactores a gran escala, que están siendo diseñados por ingenieros en el Centro Swette del Instituto de Biotecnología Ambiental para capturar todos los ácidos grasos libres. En última instancia, el equipo espera lograr el desarrollo de un nueva fuente de carbono neutral de biocombustibles, económica y respetuosa con el medio ambiente.

"Somos optimistas de que podemos hacer de el sistema aún mejor, lo que lleva a la comercialización de nuestro método de recuperación verde incluido en otras tecnologías", dijo Liu.

El proyecto ha sido parte de las inversiones del estado en investigación estratégica de Arizona para estimular la innovación que pueden ayudar a fomentar las industrias locales y un futuro más verde. El abundante sol del estado durante todo el año y las temperaturas cálidas son ideales para el cultivo de cianobacterias.

Fuente: Physorg, Arizona state university.