Bacterias que fabrican diesel a partir de la biomasa

Una nueva bacteria E. Coli hace más dinámica la conversión de celulosa en combustible.
Unas bacterias creadas mediante ingeniería han sido renovadas con la maquinaria genética necesaria para convertir la celulosa en una amplia gama de componentes químicos, entre los que se incluye el combustible diesel. Las bacterias, desarrolladas por LS9, una compañía de South San Francisco, en colaboración con investigadores de la Universidad de California en Berkeley, fabrican las enzimas necesarias para cada paso a lo largo de la vía de la síntesis y son capaces de convertir la biomasa en combustible sin necesidad de llevar a cabo procesos adicionales. LS9 ha demostrado que las bacterias en reactores a escala piloto, y tiene planes de escalar el proceso hasta el nivel comercial más tarde durante este año.

Jay Keasling, profesor de ingeniería y bioingeniería química en la UC Berkeley, así como uno de los fundadores de LS9, ha informado junto a un grupo de científicos de LS9 que han sido capaces de crear mediante ingeniería una bacteria E. Coli que sintetiza y excreta la enzima conocida como hemicelulosa, que descompone la celulosa en azúcares. Después la bacteria es capaz de convertir esos azúcares en una variedad de componentes químicos—entre ellos, el combustible diesel. Los productos finales son excretados por la bacteria y después flotan hasta la superficie del tanque de fermentación antes de ser extraídos con sifón.

Mediante el uso de estos métodos, es posible crear una variedad de combustibles a partir de la biomasa, aunque LS9 se está enfocando en el diesel en vez de en combustibles similares a la gasolina por ahora, afirma Stephen del Cardayre, vicepresidente de la compañía de investigación y desarrollo. Las especificaciones del diesel son más fáciles de alcanzar y el mercado del diesel está creciendo entre un 2 a un 4 por ciento al año, mientras que con el de la gasolina no ocurre lo mismo. El pasado mes de mayo, LS9 se asoció con Procter & Gamble para desarrollar combustibles y productos químicos que sirvan de materia prima.

Este esfuerzo de LS9 es parte del cada vez mayor interés por parte de los bioingenieros por reducir el coste de los biocombustibles mediante el desarrollo de microbios que conviertan la biomasa, como por ejemplo los pastos y los desechos agrícolas, en combustibles sin tener que utilizar procesos adicionales que requiriesen catalizadores de alto precio y altas temperaturas. Los microbios normalmente pueden completar sólo una parte de la conversión, y requieren un post-procesado para convertir los precursores químicos que crean los microbios. Las nuevas E. Coli “son un vehículo singular que puede realizar todo esto al mismo tiempo, proporcionando un tipo de proceso muy eficiente para crear productos que ya están en el mercado,” afirma David Berry, socio de Flagship Ventures, y cofundador de LS9.El proceso de LS9 se basa sobre la maquinaria metabólica de la bacteria E. Coli para la conversión de azúcares en ácidos grasos, que después se utilizan para crear otras moléculas. La ventaja de trabajar con la E. Coli es que el organismo, una bestia de carga de la biología molecular, es bien conocido y fácil de cultivar, afirma Keasling. Además la vía del ácido graso de la bacteria es más eficiente a la hora de convertir las materias en combustibles que las vías metabólicas utilizadas por otras compañías de biología sintética.

Los ácidos grasos son una clase de moléculas de gran tamaño capaces de formar la base de muchos componentes químicos usados como materias primas y de los combustibles que convencionalmente se derivan del petróleo. Estas vías metabólicas son una serie de redes complejas, y para su aprovechamiento es necesario cambiar varios de los genes ya existentes de la bacteria así como añadir algunos nuevos. Después de años de ingeniería, afirma Keasling, “podemos obtener específicamente la molécula que queremos.”

Del Cardayre afirma que LS9 ha puesto a prueba el proceso de producción de diesel en su planta piloto de 1.000 litros en South San Francisco utilizando azúcar de caña como materia prima. La compañía escalará el proceso hasta el nivel comercial en una planta de 75.000 litros este año.

LS9 no es la única compañía dedicada a la conversión de azúcar de caña en diesel: el año pasado, una compañía de biología sintética fundada por Keasling, Amyris Biotechnologies en Emeryville, California, abrió una planta de demostración en Campinis, Brasil. El proceso de Amyris está basado en un tipo de levadura modificada para convertir los azúcares en precursores de hidrocarburos. Del Cardayre afirma que LS9 puede que también abra un planta en Brasil, aunque debido a la capacidad de la nueva bacteria para convertir celulosa, no sólo azúcar, la compañía no se ve atada al azúcar de caña o a cualquier otro tipo de materia prima.

Jim Collins, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston, afirma que la cuestión ahora es si el proceso de LS9 será efectivo en cuanto a costes a gran escala. “Al pasar de 10 galones hasta miles de galones, la biología cambia, y los análisis que funcionaban bien en el laboratorio dejan de funcionar,” señala Collins, puesto que el entorno de los microbios cambia. “La cuestión más interesante es saber, durante los próximos años, qué compañía logrará aumentar su producción lo suficiente y escalar sus procesos hasta un nivel en que los costes se mantengan bajos,” afirma Collins.