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domingo, julio 3, 2022
 

De la mano de la biotecnología encuentran como darle valor a la lignina

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Bioeconomía TV dialogó con Francisco Spataro, director comercial de IVECO Group. La marca es una de las que más fuerte está apostando a la movilidad sostenible.
 
 

La lignina representa aproximadamente una cuarta parte de la biomasa vegetal y es la fuente renovable de aromáticos más abundante en la Tierra. Los anillos aromáticos son materiales con seis carbonos que generalmente son derivados del petróleo y son los componentes básicos de una amplia gama de productos, desde plásticos hasta productos farmacéuticos.

A pesar de su alta densidad energética, los investigadores vienen luchado desde mucho tiempo por encontrar formas para poder obtener valor de la lignina, que si se llegará a poder explotar, podria transformar los mercados agrícolas.

Recientemente los científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison y el Centro de Investigación Bioenergía de los Grandes Lagos (GLBRC,) con sus socios del Centro de Innovación Bioenergética (CBI), han demostrado que una sustancia recientemente descubierta, cateil lignina (C-lignina), tiene atributos que podrían ser adecuado como punto de partida para una gama de bioproductos. Sus hallazgos fueron publicados en  Science Advances.

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El investigador de GLBRC, John Ralph, examinó las características principales de la lignina C en colaboración con Richard Dixon, un distinguido profesor de investigación de bioquímica y biología molecular, y encontraron la sustancia en las semillas de un cactus. El laboratorio de Ralph reveló una sustancia y naturaleza homogénea lineal, características inusuales para la lignina.

Tras un examen más detenido, Yanding Li, un estudiante graduado de ingeniería de sistemas biológicos en UW-Madison determinó en el laboratorio de Ralph que la lignina C, que también se encuentra en el revestimiento de las semillas de vainilla, tiene propiedades ideales para ser procesada en biorrefinerías.

Los dos grupos descubrieron que la sustancia consiste en un tipo de monómero, o molécula de lignina, y cada monómero se mantiene unido de la misma manera. Li y Ralph razonaron que, por lo tanto, podría refinarse en una molécula de plataforma única, o en un pequeño número de tales moléculas, que pueden construir una variedad de productos. Li también descubrió una característica particularmente ventajosa: la C-lignina no pierde su forma cuando se trata químicamente.

La lignina a menudo contiene varios tipos de monómeros y se deforma cuando se procesa, lo que hace que sea difícil de resolver para los investigadores académicos y sus contrapartes industriales. Las fábricas de papel, por ejemplo, a menudo la quemaban como combustible en lugar de tratar de convertirla en bioproductos comerciales.

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La muestra analizada por Li estaba compuesta solo de lignina C, prometedora porque la uniformidad permite un procesamiento más fácil.

«A los refinadores de biocombustibles les gusta usar un compuesto ‘puro’ en lugar de una mezcla de varios», dice Li. «Lo menos complicado es que nuestro producto tiene valor».

Debido a que los monómeros de C-lignina se mantienen unidos por un solo tipo de enlace, llamado enlaces de éter, se pueden dividir en unidades limpias con un tratamiento químico adecuado. Estos bloques de construcción se pueden procesar de diferentes maneras dependiendo de la salida deseada.

«La naturaleza regular y lineal de esta lignina, combinada con la química relativamente simple para despolimerizarla, hace que la producción de monómeros simples sea bastante sencilla», dice Ralph.

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Cuando las plantas se refinan en biocombustibles y bioproductos, la lignina se elimina primero y los azúcares se convierten en materiales comercializables. Este tratamiento previo generalmente hace que la lignina se destruya y no pueda ser utilizada.

La estructura de la C-lignina, sin embargo, sobrevive incluso a los métodos de pretratamiento más difíciles.

«Incluso el tratamiento más débil con lignina ácida o alcalina destruye otro, pero cada vez que verifico la C-lignina después de la reacción estaba casi completamente intacta», dice Li. «Entonces podemos crear un monómero de buena calidad con alto rendimiento para su uso como plataforma química».

Ralph y Li expusieron la lignina C a la hidrogenólisis, una técnica desarrollada para deconstruir la lignina en la UW en 1938 por el químico pionero Homer Adkins.

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El dúo sospechó que la hidrogenólisis podría romper los enlaces que contienen monómeros de éter lignina-C. En este caso, el enfoque fue un simple par de monómeros con un rendimiento de alrededor del 90 por ciento. Elegir el catalizador adecuado puede reducirse a un solo monómero, un resultado sorprendente para un componente de la planta a menudo difamado por la terquedad.

Al aislar el código genético que hace que la C-lignina sea tan adecuada para el equipo de producción, Ralph y sus colegas de CBI están trabajando para insertar estas ligninas en cultivos bioenergéticos que se puedan cultivar a mayor escala.

El equipo ahora tiene una importancia vital para hacer uso de una gran parte de las plantas que están acostumbradas a ser explotadas en un plan de incineración.

«Yanding dio un paso atrás y dijo: ‘¿Qué más podemos hacer con esto?’ «Dice Ralph. «Lo más importante fue crear un nuevo paradigma, un nuevo ideotipo de lignina y una nueva forma de pensar acerca de la  lignina  perfecta para procesar en una biorefinería».

 
 
 
 
 
 
 

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