Investigadores del College of Engineering, Architecture and Technology (CEAT) de la Universidad Estatal de Oklahoma (OSU) han desarrollado un innovador proceso de co-fermentación utilizando bacterias desarrolladas por bioingeniería para la producción de biobutanol a partir de recursos renovables. Este avance, liderado por el Dr. Hasan Atiyeh, profesor de ingeniería de biosistemas y agrícola, representa una alternativa prometedora a los combustibles fósiles debido a su menor impacto ambiental y su potencial para ser convertido en combustible de aviación sostenible (SAF, por sus siglas en inglés).
El biobutanol, producido a partir de biomasa lignocelulósica, ofrece numerosas ventajas sobre el bioetanol para su uso en jets, incluyendo una mayor densidad de energía y compatibilidad con la infraestructura de combustible existente. Su potencial conversión en SAF a través de la hidrogenación resalta su papel fundamental en la reducción de la huella de carbono del sector de la aviación. Sin embargo, uno de los mayores desafíos para la adopción generalizada del biobutanol es el alto costo del tratamiento de biomasa y el bajo rendimiento durante la fermentación.
Abordar estos desafíos es crucial para desarrollar biorrefinerías sostenibles capaces de satisfacer la creciente demanda de biocombustibles. En este contexto, el Dr. Atiyeh y su equipo han desarrollado un proceso de co-fermentación que convierte azúcares y CO2 en alcoholes, ácidos orgánicos y cetonas. Este método combina bacterias que fermentan azúcares y gases, logrando no solo una mayor eficiencia en la producción de biobutanol sino también una significativa reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero comparado con los métodos tradicionales basados en combustibles fósiles.
El Dr. Atiyeh subraya: «Nuestros esfuerzos de investigación, como el proceso de co-fermentación desarrollado por mi equipo, marcan un gran avance. Al aprovechar la edición genética basada en CRISPR y optimizar los procesos de fermentación, hemos logrado una mayor eficiencia y rendimiento en la producción de butanol. Este enfoque innovador no solo incrementa la producción, sino que también reduce las emisiones de dióxido de carbono, destacando su potencial para revolucionar la industria de los biocombustibles.»
Desde la obtención de la patente en 2021, el equipo ha continuado perfeccionando la tecnología con avances significativos en la investigación. El equipo de OSU ha mejorado las bacterias de co-fermentación utilizando la edición genética basada en CRISPR, aumentando su tolerancia a compuestos inhibidores presentes en la biomasa. Además, han integrado un proceso de separación in situ para recuperar el butanol durante la co-fermentación y probado la capacidad de nuevas cepas microbianas para convertir dióxido de carbono en alcoholes y ácidos grasos de cadena corta.
«Hemos demostrado la rentabilidad del uso de licor de maíz como medio de cultivo, mejorando la viabilidad de la producción de biocombustibles a gran escala,» destacó Atiyeh. «Este enfoque no solo incrementa la producción, sino que también reduce las emisiones de dióxido de carbono, subrayando su potencial para revolucionar la industria de los biocombustibles.»
Aunque la tecnología aún no ha sido comercializada, Atiyeh enfatiza que, una vez desarrollada completamente, podría beneficiar enormemente a las industrias, aumentando la producción de biocombustibles, reduciendo las emisiones de carbono y promoviendo una economía circular. La participación de los estudiantes del CEAT en esta investigación ha sido crucial, involucrándose en experimentos de laboratorio, recolección de datos y el desarrollo del proceso de co-fermentación. Esta participación les proporciona habilidades prácticas en la producción sostenible de biocombustibles y les brinda oportunidades para coautorizar publicaciones y presentar sus hallazgos en conferencias.
«Esta experiencia práctica prepara a los estudiantes para futuras carreras en biotecnología y energía renovable, además de empoderarlos para impulsar el crecimiento económico y promover la sostenibilidad ambiental tanto a nivel local como global,» agregó Atiyeh.
Con estos avances, el futuro del biobutanol como biocombustible sostenible parece prometedor, contribuyendo significativamente a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y promoviendo una economía más sostenible.
