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Metabolic engineering of Ustilago trichophora: an isotope-assisted metabolomics approach for the improvement of malate production from glycerol

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Comprender el papel potencial de los hongos en la producción de biodiésel

Una nueva investigación sugiere que los hongos de la familia «Ustilaginaceae» podrían desempeñar un papel fundamental a la hora de posicionar al biodiésel como una alternativa competitiva y sostenible a los combustibles fósiles.

Salud

El mundo busca reducir su dependencia de los combustibles fósiles y, en este contexto, el biodiésel se ha posicionado como una alternativa asequible, fiable y sostenible. De hecho, según la Asociación Mundial de la Bioenergía (WBA, por sus siglas en inglés), en 2018, se produjeron más de 41 000 millones de litros de biodiésel. Así las cosas, el biodiésel está muy lejos de poder competir con los combustibles diésel de origen fósil debido a su elevado coste de producción. «El problema radica en que al menos el 10 % del resultado del proceso típico de producción de biodiésel es un subproducto de bajo valor denominado glicerol crudo —comenta An Phan, investigadora en el Instituto de Microbiología Aplicada, parte de la Universidad de Aquisgrán RWTH—. Por lo tanto, se necesitan tecnologías nuevas capaces de convertir este glicerol crudo en un producto económicamente viable». Una posible solución es el empleo de los «Ustilaginaceae» o ustilaginales, un tipo de hongos que pueden emplear el glicerol crudo para sintetizar productos químicos industriales. Gracias al respaldo del proyecto Meta-Origami, financiado con fondos europeos, Phan, beneficiaria de una beca individual de investigación Marie Skłodowska-Curie, trabaja actualmente para comprender mejor su potencial.

Resultados importantes

Según Phan, los hongos de la familia «Ustilaginaceae» son únicos porque pueden tener un ciclo de vida haploide y unicelular, por lo que son muy adecuados para aplicaciones industriales. Tomemos, por ejemplo, el «Ustilago trichophora», una especie concreta de hongo ustilaginal. «Si logramos suprimir la cantidad de carbono perdido durante su cultivo, esta especie podría convertirse en un candidato ideal para la producción industrial de malato, que es un factor clave para poder valorizar el glicerol crudo», explica Phan. Sin embargo, el reto actual consiste en que aún no se ha descrito la red metabólica, ni su función, en ninguna especie de hongo de la familia «Ustilaginaceae»; aquí es donde entra en juego el proyecto Meta-Origami. «Una de las principales motivaciones de este proyecto era comprender mejor el potencial de los ustilaginales para emplear biomasa no alimentaria o flujos de residuos bioindustriales como sustrato para producir compuestos de relevancia industrial», añade Phan. El proyecto ya ha obtenido algunos resultados notables, muchos de los cuales proporcionan información nueva sobre el empleo de «U. trichophora» en la producción de productos químicos valiosos a partir de glicerol. Por ejemplo, un resultado consiste en el desarrollo de un marco general para la mejora de la cepa de «U. trichophora» mediante técnicas metabolómicas. Con este marco, los investigadores lograron extraer información bioquímica fundamental de los metabolitos intracelulares y extracelulares y emplearla para mejorar la producción de malato. «Nuestros resultados se han centrado en el empleo biotecnológico de los ustilaginales, lo que favorecerá asimismo a la transferencia de conocimientos entre países europeos y el resto del mundo», aduce Phan.

Contribuir a una sociedad más sostenible

El biodiésel es una tecnología facilitadora esencial para el desarrollo industrial en Europa. Según la WBA, en 2018, se produjeron aproximadamente 15 700 millones de litros de biodiésel en Europa, lo que representa el 37,5 % de la producción mundial. El equipo del proyecto Meta-Origami logró mejorar la producción de ácido málico y aporta así valor a la industria europea del biodiésel, lo que aumentará la competitividad ecológica y económica de la refinería de biodiésel en su conjunto. «Nuestras ideas para emplear fuentes no fósiles y no alimentarias influirán de forma positiva en la aceptación social del concepto y promoverán el desarrollo de una verdadera bioeconomía», concluye Phan. «En conjunto, estos beneficios ambientales, científicos, económicos y sociales contribuirán a una sociedad más sostenible, con grandes oportunidades para salvaguardar y crear empleos y reducir la dependencia de los combustibles fósiles».

Palabras clave

Meta-Origami, hongos, biodiésel, combustibles fósiles, sostenible, bioenergía, diésel, glicerol crudo, productos químicos industriales, bioeconomía

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