Convierten tallos y hojas de maíz en un potente biocombustible

«Tenemos la esperanza de que los biocarburantes producidos de una manera tan eficiente puedan llegar a sustituir a los actuales combustibles derivados del petróleo», dijo Xiaoxia 'Nina' Lin, profesora asistente de Ingeniería Química y líder de la investigación.

El isobutanol emite el 82 por ciento de la energía térmica que proporciona la gasolina cuando se quema, en comparación con el 67 por ciento del etanol, que tiene tendencia a absorber agua y corroer tuberías y motores, pero el isobutanol no se mezcla fácilmente con agua. Mientras que el etanol sirve como un mezclador en la infraestructura de la gasolina hoy en día, muchos investigadores sostienen que el isobutanol podría reemplazarlo. Igualmente importante es que este sistema produce isobutanol a partir de materiales vegetales comestibles, por lo que la producción de combustibles no hará subir los costos de los alimentos.

El equipo de Lin utilizó tallos y hojas de maíz, pero su ecosistema también debe ser capaz de procesar otros subproductos de residuos agrícolas y forestales , según publica «Proceedings of the National Academy of Sciences» . Mientras la investigación previa se ha centrado en tratar de crear una «superbacteria» que produjera biocombustibles a partir de material de plantas de residuos, Lin y sus colegas argumentan que especialistas microbianos lo pueden hacer mejor. El hongo ya es muy bueno en la subdivisión de material vegetal resistente en azúcares y Escherichia coli es relativamente fácil de modificar genéticamente.

El laboratorio de James Liao, en la Universidad de California - Los Angeles , aportó bacterias de E. coli que habían sido alteradas genéticamente para convertir los azúcares en isobutanol. El grupo de Lin puso las dos especies de microbios en un biorreactor en el que introdujo tallos y hojas de maíz. Los colegas de la Universidad Estatal de Michigan habían tratado previamente la fibra para que fuera más fácil de digerir. Los hongos convirtieron la fibra en azúcares que alimentaron las dos especies de microbios con suficiente sobrante para producir isobutanol.

El equipo logró obtener 1,88 g de isobutanol por litro de líquido con este ecosistema, la mayor concentración notificada hasta la fecha de conversión de materiales de plantas resistentes a los biocombustibles. Además, transformaron una gran proporción de la energía encerrada en los tallos de maíz y hojas en isobutanol, el 62 por ciento del máximo teórico. La coexistencia armoniosa de los hongos y las bacterias, con poblaciones estables, fue clave para el éxito del experimento. «Muchas veces, una especie domina y la otra se muere —resalta Jeremy Minty, primer autor del artículo de investigación y graduado de doctorado en el laboratorio de Lin—. Este es un problema común cuando se está tratando de crear estos sistemas».

La tendencia de T. reesei es compartir el botín, por lo que el equipo lo marcó como cooperador, mientras E. coli utiliza los azúcares sin ofrecer nada a cambio, lo que le hace ser una tramposa. Aun así, las bacterias no se apoderan de la colonia debido a que los hongos producen los azúcares cerca de sus membranas celulares, lo que les da la primera oportunidad de utilizarlos. Los investigadores pudieron controlar así la ventaja de E. coli al ajustar la rapidez con que crecen las bacterias. Minty y otros expertos del equipo de Lin están tratando de mejorar su tasa de conversión de energía y aumentar la tolerancia de T. reesei y E. coli a isobutanol. El combustible es tóxico, pero sus concentraciones más altas harán que el costo de aislar el biocombustibles sea menor.