Producción optimizada de citramalato: Se logró un aumento 23 veces mayor en la producción de citramalato, clave para fabricar plásticos renovables.
Investigación desbloquea el potencial de plásticos renovables a partir de dióxido de carbono
Científicos de la Universidad de Mánchester han logrado un avance significativo en el uso de cianobacterias para convertir el dióxido de carbono (CO2) en materiales biológicos de alto valor. Esta investigación, publicada en Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, podría acelerar el desarrollo de alternativas sostenibles a los productos derivados de combustibles fósiles, como los plásticos, contribuyendo a una bioeconomía circular y neutral en carbono.
El equipo, liderado por el Dr. Matthew Faulkner en colaboración con el Dr. Fraser Andrews y el Profesor Nigel Scrutton, se enfocó en mejorar la producción de citramalato, un compuesto clave para la fabricación de plásticos renovables como el Perspex o Plexiglás. Utilizando un enfoque innovador llamado «diseño de experimentos», los investigadores lograron aumentar la producción de citramalato en un factor de 23 mediante la optimización de parámetros clave del proceso.
El potencial de las cianobacterias
Las cianobacterias son microorganismos capaces de realizar la fotosíntesis, transformando la luz solar y el CO2 en compuestos orgánicos. Su gran potencial radica en que pueden convertir el CO2 atmosférico, uno de los principales gases de efecto invernadero, en productos valiosos sin depender de recursos agrícolas tradicionales como el azúcar o el maíz. No obstante, hasta ahora su crecimiento lento y su baja eficiencia habían sido obstáculos para su aplicación a escala industrial.
“Nuestra investigación aborda uno de los principales retos en el uso de cianobacterias para la manufactura sostenible,” explica el Dr. Faulkner. “Al optimizar la conversión del carbono en productos útiles, hemos dado un paso clave hacia la viabilidad comercial de esta tecnología.”
El proceso científico detrás del descubrimiento
El estudio se centró en la cepa Synechocystis sp. PCC 6803, una de las cianobacterias más estudiadas en el campo de la biotecnología. La producción de citramalato ocurre en un solo paso enzimático utilizando dos metabolitos clave: piruvato y acetil-CoA. Para mejorar la eficiencia del proceso, los investigadores ajustaron variables como la intensidad lumínica, la concentración de CO2 y la disponibilidad de nutrientes.
Inicialmente, los experimentos solo producían pequeñas cantidades de citramalato, pero el diseño de experimentos permitió al equipo explorar de manera sistemática la interacción entre múltiples factores. Como resultado, lograron incrementar la producción hasta 6,35 gramos por litro (g/L) en fotobiorreactores de 2 litros, con una tasa de productividad de 1,59 g/L/día.
A pesar de que la productividad se redujo ligeramente al escalar a reactores de 5 litros debido a los desafíos en la distribución de la luz, el estudio demuestra que estos ajustes son factibles en procesos de ampliación biotecnológica.
Una visión hacia una bioeconomía circular
Las implicaciones de esta investigación van más allá de los plásticos renovables. Tanto el piruvato como el acetil-CoA, los metabolitos clave en la producción de citramalato, también sirven como precursores para una amplia gama de compuestos de interés biotecnológico, incluyendo biocombustibles y fármacos.
Mejorar la eficiencia en la captura y utilización del carbono contribuye directamente a los esfuerzos globales para mitigar el cambio climático y reducir la dependencia de recursos no renovables. “Este trabajo subraya la importancia de una bioeconomía circular,” añade el Dr. Faulkner. “Al convertir el CO2 en algo valioso, no solo estamos reduciendo emisiones, sino creando un ciclo sostenible donde el carbono se transforma en la base de los productos que utilizamos a diario.”
Próximos pasos
El equipo planea continuar refinando sus métodos y explorar formas de escalar la producción manteniendo la eficiencia del proceso. Además, está investigando cómo esta estrategia puede adaptarse para optimizar otras rutas metabólicas en cianobacterias, con el objetivo de expandir la gama de productos biológicos que pueden fabricarse de manera sostenible.
Este avance en el uso de cianobacterias para la producción de plásticos renovables representa un paso crucial hacia la transición hacia una economía más sustentable y libre de combustibles fósiles, reafirmando el papel de la biotecnología en la lucha contra el cambio climático y la conservación del medio ambiente.
Harold dice
Muchas gracias por su tecnología, espero en el santísimo padre celestial, miles bendiciones, para una mejor salud ambiental.
José Ramírez dice
¡Grandiosa investigación! ¡Tremenda hazaña! Hay esperanza en un futuro con menos amenazas para nuestro planeta.
Hay que felicitar a estos científicos y genios de la tecnología por la vida.