Reconstruir los genomas microbianos a partir del medio ambiente
Las comunidades microbianas están en todas partes, desde el medio ambiente hasta nuestro propio cuerpo. Los microbiomas humanos y ambientales son diversos y desempeñan una serie de funciones clave en la salud humana y el funcionamiento de los ecosistemas sanos. Gracias a la reciente aparición de la metagenómica, una tecnología de secuenciación del ADN eficaz y rentable, nuestro conocimiento de estas comunidades ha aumentado considerablemente en los últimos años. De hecho, el ritmo de la investigación sobre el microbioma se ha acelerado —encuentre más información en este episodio reciente del pódcast CORDIScovery, «El maravilloso mundo del microbioma intestinal» –. Los genomas ensamblados con metagenomas (MAG, por sus siglas en inglés) reconstruidos mediante estas técnicas son enormemente valiosos para avanzar en nuestra comprensión de los diversos nichos ecológicos de los microbios, lo que podría tener una amplia gama de aplicaciones en biotecnología, medicina e incluso climatología. Sin embargo, la calidad de los MAG reconstruidos se basa en una técnica conocida como «binning», en la que los grupos de secuencias de nucleótidos de un organismo se colocan en intervalos en función de la frecuencia con la que aparecen en diferentes muestras. Si no hay muchas muestras de un organismo concreto, la agrupación se hace más difícil y la reconstrucción es deficiente. En el proyecto Metagenome binning, financiado con fondos europeos y realizado con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), los investigadores se propusieron abordar estos retos desarrollando un nuevo algoritmo para mejorar el «binning» en situaciones de escasez de muestras. El trabajo ayudará a los científicos a comprender mejor los microbiomas humanos y ambientales. «La mejora del "binning" conduce a una mejor reconstrucción de genomas microbianos de alta calidad a partir de muestras ambientales, por ejemplo del intestino humano», afirma Yazhini Arangasamy(se abrirá en una nueva ventana), beneficiaria de una beca postdoctoral Marie-Curie en el Instituto Max-Planck de Ciencias Multidisciplinares(se abrirá en una nueva ventana).
Materias primas de combustible más limpias
En la actualidad, la mayor parte del CAS se produce a través del método de ésteres hidrotratados y ácidos grasos (HEFA, por sus siglas en inglés), un proceso de refinación que convierte aceites vegetales, aceites de cocina usados, grasas animales u otros desechos ricos en lípidos en un combustible que es químicamente casi idéntico al queroseno para aviones convencional. El inconveniente es que el suministro de aceites usados es limitado, costoso y a menudo importado, más de la mitad proviene de China y Malasia. El equipo del proyecto GAFT, financiado con fondos europeos y con el apoyo del Consejo Europeo de Innovación, ha desarrollado un método completamente diferente para producir materia prima para combustible de aviación utilizando CO2, agua y electricidad renovable. Marien de Jonge es la directora científica y una de las cofundadoras de GAFT, la empresa neerlandesa del mismo nombre que lidera esta investigación. Explica que el objetivo del proyecto era «desarrollar nuevas formas de producir biocombustibles y electrocombustible que puedan utilizarse para fabricar CAS, principalmente mediante la creación de materias primas lipídicas de cadena larga producidas localmente y adecuadas para el proceso HEFA». Sin embargo, en vez de depender del aceite de cocina usado, la materia prima lipídica microbiana limpia de GAFT se producirá a través de un proceso único que combina electroquímica y fermentación.
Una nueva ruta biológica y electroquímica para combustible de aviación sostenible
En un proceso patentado se utilizan CO2, agua y electricidad para producir formiato de potasio, que luego se convierte en ácido fórmico. A su vez, se utiliza un microorganismo no modificado genéticamente capaz de fermentar diversas materias primas para producir lípidos, incluidos triglicéridos, que son precursores clave del combustible de aviación. «Juntas, estas tecnologías ayudan a crear una vía en que la electricidad renovable y el CO2 capturado se transforman en los componentes esenciales del combustible de aviación sostenible», afirmó de Jonge.
Hacia una producción local y escalable de combustible
Una de las principales ventajas del método GAFT es la capacidad de sustituir los aceites usados importados por materias primas locales y renovables. De Jonge subraya que eso abre la puerta a «una cadena de suministro de CAS más escalable y doméstica», ayudando a la industria a superar su dependencia de los limitados insumos de la HEFA. El proceso también produce un subproducto valioso. La biomasa restante es un material rico en proteínas que puede usarse como ingrediente en alimentos acuícolas, proporcionando una alternativa valiosa y sostenible a los alimentos tradicionales a base de harina de pescado o soja.
Perspectivas de cara al futuro
Ampliar la escala sigue siendo el mayor desafío, así como conseguir inversiones. Sin embargo, las negociaciones están avanzando y la ambición a largo plazo es clara. «GAFT pretende establecer una cadena de suministro de CAS totalmente escalable, circular y sostenible que se base en lípidos microbianos producidos localmente y electricidad renovable en vez de materias primas limitadas e importadas como el aceite de cocina usado», señaló de Jonge. Si tiene éxito, la tecnología podría ampliar la producción de CAS, reducir las emisiones y disminuir la dependencia de la aviación de los combustibles fósiles. Y aunque el camino por delante incluye desafíos de ingeniería, inversión y reglamentación, el equipo de GAFT cree que su modelo apunta hacia un futuro más resiliente para la producción de combustible de aviación.
