Las algas ofrecen grandes posibilidades para la producción sostenible de combustible biocatalítico
Aunque el biocombustible ofrece grandes posibilidades como combustible del futuro, las tecnologías actuales utilizan principalmente cultivos alimenticios,. lo que supone prácticas de agricultura intensiva que reducen la biodiversidad. Además, la cantidad de cultivos necesarios para la producción de 120 litros de bioetanol podrían alimentar a una persona durante un año. El proyecto Photofuel, financiado con fondos europeos, desarrolló una alternativa: biocatalizadores basados en algas modificadas genéticamente. El equipo cultivó las algas en agua salada en fotobiorreactores cerrados donde el CO2, la luz del sol y el agua se convirtieron en moléculas de combustible. Dichas moléculas se excretaron por las células de las algas y, posteriormente, se retiraron de la superficie del agua a fin de que estuvieran disponibles para alimentar vehículos. «Nuestro método de producción es altamente sostenible. Se puede ubicar en tierras degradadas y, al utilizar agua salada, no se compite con el cultivo de alimentos por las tierras o la irrigación», explica la coordinadora de proyecto, Hilke Heinke, de Volkswagen, empresa anfitriona del proyecto. Otro logro importante fue la bioderivatización, en que la adición de un solo gen convirtió al compuesto relativamente tóxico, octanol, en acetato de octilo, menos tóxico y más fácil de separar en el fotobiorreactor.
Las credenciales de las algas
Las algas ya presentan una fotosíntesis muy eficiente, pero para aumentar la producción de combustible, los socios de Photofuel, la Universidad de Upsala (Suecia), la Universidad de Bielefeld (Alemania) y el Imperial College de Londres, eliminaron las rutas biológicas no necesarias para producir combustible. La molécula de combustible en sí está compuesta de carbono, hidrógeno y oxígeno, a partir de CO2 y agua. Este proceso evita la necesidad del cultivo de células. El proceso más convencional primero procesa múltiples células, luego deja de alimentarlas con nitrógeno para que dejen de multiplicarse. Así, se puede cultivar, secar y extraer el almidón, la grasa o la energía metabólica almacenada a fin de obtener los lípidos para la producción de biodiésel. En el enfoque biocatalítico, las células producen el combustible y lo excretan directamente en el medio para su eliminación. «Esta modificación reduce notablemente la cantidad de abono necesario y solo genera unos pocos subproductos no deseados, como células biocatalizadoras muertas», indica Simon Kühner, gestor del proyecto. Otra ventaja es que el combustible se puede mezclar con otros combustibles en centros regionales de distribución de combustible sin que se necesiten mejorar en las refinerías, por lo que se ahorra en transporte. «Eso significa que la producción biocatalítica puede conservar empleos de gran valor en la zona local, evitando así el éxodo rural que a menudo se produce cuando el suelo agrícola se degrada», añade Kühner. El proceso biocatalítico de Photofuel logró impulsar la producción de butanol por encima de 600 mg/l al día en un fotobiorreactor de 2,7 l, a lo largo de unas semanas. A pesar que los principales desafíos siguen siendo la ampliación de la productividad, dichos logros podrían equivaler a la producción de 90 t/ha de combustible al año.
Más allá del combustible
Debido a estos desafíos de ampliación, el equipo de Photofuel está mejorando su tecnología progresivamente y, en un principio, no se centrará en el sector del combustible. En cambio, comercializarán pequeños volúmenes para productos de gran valor como fármacos, fragancias y cosméticos. Más adelante intentarán contactar con agentes de la industria química. «Dado que Photofuel abarcó toda la cadena de valor, incorporar representantes de la bioingeniería, la ciencia de los combustibles y las industrias automotrices y de la refinería, ha llevado a que los socios dispongan de muchos caminos diferentes», afirma Kühner. El Imperial College de Londres ya ha creado una empresa derivada para explorar la producción de los componentes de alto valor de Photofuel. La Universidad de Upsala se centró en seguir desarrollando el uso de la producción de butanol para la captura de CO2. A4F ha obtenido contratos para el cultivo de algas modificadas genéticamente. Actualmente, la Universidad de Bielefeld explora las posibilidades biotecnológicas para la producción de terpenos farmacológicamente activos, lo cual podría reducir notablemente el coste de los medicamentos, incluso de los fármacos antineoplásicos.
Palabras clave
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