Con bacterías de E. coli modificadas convierten el CO2 del aire en carbohidratos, ácido fórmico y combustibles renovables

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La bioeconomía como modelo de desarrollo industrial sostenible

El enfoque de la bioeconomía se ha instalado como una de la formas más eficaces para contrarrestar los efectos del calentamiento global, causante del cambio climático, y a la vez, contribuir al desarrollo de las naciones. Fundamentalmente, en aquellas donde la agricultura y sus encadenamientos productivos están más desarrollados.
 
 

Investigadores de la Universidad de Newcastle, en el Reino Unido, han modificado la bacteria Escherichia coli  para capturar dióxido de carbono (CO2) utilizando gas hidrógeno (H2) para convertirlo en ácido fórmico. La investigación, publicada en Applied and Environmental Microbiology, plantea la posibilidad de convertir el CO2 atmosférico  en productos químicos básicos.

¿Qué es y dónde se utiliza el ácido fórmico?

El ácido fórmico, también llamado ácido metanoico, es una sustancia química natural que se encuentra en las picaduras de insectos, pero es sintetizada a partir de hidrocarburos para fines industriales. Es el más simple de los ácidos orgánicos, ya que posee un solo átomo de carbono. Su fórmula es H-COOH (CH2O2). Su uso está muy extendido en la industria textil, en la producción de químicos y polímeros, e incluso en la industria alimenticia como conservante.

Normalmente, una enzima en  E. coli  cataliza la reacción inversa, es decir descompone el ácido fórmico en H2  y CO2. En la naturaleza, al ácido fórmico se lo conoce como un tipo de compuesto de vinagre que utilizan las hormigas para protegerse de los depredadores. De hecho, ‘fórmcio’ deriva del latín ‘formica», que significa hormiga.

Producción de ácido fórmico sostenible

Para revertir la reacción normal en  E. coli , los investigadores lograron que la bacteria cambiara el molibdeno, un metal que normalmente es una parte crítica de la enzima, por tungsteno, al hacer crecer las bacterias en un exceso de este último. «Esto es bastante fácil de hacer, ya que  la E. coli  no puede distinguir fácilmente la diferencia entre ambos», dijo el investigador principal del estudio, Frank Sargent.

Lectura sugerida

«El reemplazo de tungsteno por molibdeno ha cambiado las propiedades de nuestra enzima para que quede bloqueada en modo de captura de CO2, en lugar de ser capaz de estar cambiando entre el modo captura de CO2 y producción de CO2», dijo Sargent.

Los investigadores utilizaron un biorreactor presurizado especial lleno de H2  y CO2  para que los gases estuvieran disponibles para los microbios. «Funcionó: las bacterias podían crecer bajo la presión de gas y generar ácido fórmico a partir del CO2 «, dijo el Sargent.

Inspirado en el surgimiento de la vida en el planeta

Sargent dijo que desarrolló la idea inspirado en escritos sobre el surgimiento de la vida en la Tierra, tanto en la literatura primaria como en los libros de divulgación científica. Hace tres mil quinientos millones de años, no había oxígeno en la atmósfera, pero había altos niveles de CO2  e H2 , y la vida celular había comenzado a evolucionar a 10.000 metros por debajo de la superficie del océano.

Lectura sugerida

En aquel entonces, estos compuestos habrían tenido que convertirse en los carbohidratos de los que depende toda la vida. Eso podría haberse logrado mediante una enzima «como la que encontramos en  E. coli , hidrogenando el dióxido de carbono en un ácido orgánico», describió Sargent. «Queríamos probar esto en el laboratorio».

El ciclo de dióxido de carbono: clave en el desarrollo de la bioeconomía

«En todo el mundo, las sociedades comprenden la importancia de combatir el cambio climático, desarrollar fuentes de energía sostenibles y reducir los desechos», dijo Sargent. «Reducir las emisiones de dióxido de carbono requerirá una canasta de diferentes soluciones. La biología y la microbiología ofrecen algunas opciones interesantes».

«El objetivo final será capturar el CO2 desperdiciado utilizando gas hidrógeno renovable a partir de biohidrógeno, como en esta investigación, o electrólisis impulsada por electricidad renovable, y convertirlo en ácido fórmico», dijo Sargent.

«La clave es que un microbio utilice formiato como su única fuente de carbono. Entonces podemos producir combustible, plástico o productos químicos. Esta es la visión de una bioeconomía verdaderamente cíclica en la que el CO2  se produce, captura y devuelve constantemente al mercado».

 
 
 
 
 

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