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Avances en la producción de biocombustibles a partir de agua de mar

Investigadores de la Universidad de Mánchester en el Reino Unido están utilizando la biología sintética para explorar un camino más eficiente y confiable para la producción de biocombustibles para aviones.

Encontrar nuevas formas de reducir el impacto de la huella de carbono es probablemente el desafío que más está acaparando la atención de los científicos.

Por este motivo, la Oficina Global de Investigación Científica de la Armada de los Estados Unidos (ONR Global) ha aportado los recursos financieros necesarios para que un grupo de investigadores de la Universidad de Mánchester, dirigido por el profesor Nigel Scrutton, director del Instituto de Biotecnología de Mánchester (MIB), esté utilizando la biología sintética como plataforma para el aprovechamiento de los recursos que proporciona la naturaleza a través de un camino mucho más eficiente y sostenible que el que empleado usualmente.

Los científicos descubrieron que la especie de bacteria llamada Halomonas, que crece en el agua de mar, proporciona un estructura microbiana que puede ser diseñada para producir compuestos de alto valor, que con ayuda de la biología sintética, pueden explotarse como precursores de combustible para aviones.

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De este modo, el biocombustible puede elaborarse en forma limpia y económica a partir de métodos de producción similares a los utilizados por la industria cervecera y utilizando recursos renovables como el agua de mar y el azúcar, dos materias primas muy abundantes.

El avance detrás de este enfoque es la capacidad de los científicos para rediseñar el genoma del microbio para cambiar su metabolismo y crear diferentes tipos de compuestos químicos de alto valor que podrían ser alternativas renovables a la extracción de petróleo crudo, un proceso poco sostenible y que requerir de mucha energía.

El Dr. Benjamin Harvey, científico jefe del Centro de Guerra Aérea Naval en China Lake, California, EEUU., viene liderando el perfeccionamiento del proceso de conversión de precursores biológicos en combustibles para aviones, y ahora busca aprovechar esta colaboración con este propósito.

“Las estrategias efectivas de biocombustibles requieren la producción económica de combustibles derivados de un huésped microbiano robusto a gran escala, generalmente cultivados con biomasa de desechos renovables o corrientes de desechos industriales, con un procesamiento mínimo y evitando el uso de agua dulce. Con las Halomonas estos requisitos se pueden cumplir minimizando el gasto de capital y operativo logrando biocombustibles de última generación”, dice el profesor Nigel Scrutton, Director de MIB.

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También es de interés para la Universidad de Mánchester la aplicabilidad de este proceso a diversas industrias, específicamente aquellas que dependen del petróleo crudo para generar una amplia gama de productos, como cosméticos, fragancias y sabores.

“Si piensas en la extracción de aceite de rosa mosqueta; se necesita plantar cientos de hectáreas de flores, luego cosecharlas, extraer el aceite de sus pétalos y luego procesarlo en pequeñas cantidades para hacer la fragancia. Económicamente resulta muy costoso y requiere grandes cantidades de tierra y recursos, y su producción está sujeto al clima, cuando todos esos recursos podrían emplearse para una agricultura más sostenible”, declara Patrick Rose, Director Científico de ONR Global en Londres.

“Es posible replicar exactamente las mismas moléculas que cosechamos de los cultivos para hacer compuestos de alto valor al explotar este proceso biológico: sacar los genes de la planta e insertar la información en las bacterias. Con esta hazaña de la ingeniería, no hay dependencia de factores ambientales y se logra un mayor nivel de confiabilidad en el producto”, concluye Rose.

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El medioambiente

Aunque la industria química ha mejorado sus procesos de síntesis durante el siglo pasado, existen preocupaciones ambientales y económicas sobre la forma en que todavía se practica la química. La ingeniería aplicada a bacterias para replicar los mismos procesos puede ser significativamente más sostenible, reducir los flujos de residuos, limitar la producción de subproductos tóxicos y no depende de recursos no sostenibles como el petróleo crudo. Lo innovador de esta plataforma desarrollada por el grupo de la Universidad de Mánchester es que las bacterias crecen en el agua de mar. La gestión del sistema y su durabilidad también son aspectos revolucionarios que permiten la producción continua.

“La biotecnología nos permite aprovechar la exquisita selectividad de la naturaleza para producir químicos complejos de manera eficiente, a menudo usando temperaturas y presiones más bajas que en la síntesis orgánica tradicional. Esto puede resultar en menos subproductos y contaminantes (es decir, trazas de metales de catalizadores), lo que simplifica la purificación y reduce los costos. En el caso de los derivados de combustible para aviones que estamos produciendo, son químicamente idénticos a las moléculas obtenidas por la via de la petroquímica, por lo tanto podrían incorporarse a los procesos desarrollados en China Lake”, revela el Dr. Kirk Malone, Director de Comercialización de MIB.

La biología sintética está tomando principios de ingeniería y aplicándolos a la biología; un campo interdisciplinario en constante búsqueda del próximo descubrimiento revolucionario.

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