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Suena a una suerte de alquimia moderna: transformar el azúcar en hidrocarburos que se encuentran en la gasolina. Sin embargo, eso es lo que acaba de lograr un equipo de científicos de las universidades de Buffalo y California en Berkeley. Los resultados de la investigación, dirigida por las bioquímicas Zhen Q. Wang, y Michelle C. Y. Chang, de respectivas instituciones, se publican esta semana en la revista Nature Chemistry en un artículo titulado A dual cellular–heterogeneous catalyst strategy for the production of olefins from glucose.
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«Hemos aprovechado las maravillas de la biología y la química para convertir la glucosa, un tipo de azúcar, en olefinas -un tipo de hidrocarburo y uno de los varios tipos de moléculas que componen la gasolina», informan las autoras, quienes consideran que este nuevo hito supone un gran avance en los esfuerzos por crear biocombustibles sostenibles.
¿Qué son las olefinas?
Las olefinas es el nombre con el que antiguamente los químicos se referían a los hoy denominados alquenos; o por decirlo de un modo más simple, son hidrocarburos que contienen al menos un enlace doble entre dos átomos de carbono. Estas olefinas, tal y como hoy se les sigue denominando en la industria, forman parte en un pequeño porcentaje de las moléculas presentes en la gasolina, y es precisamente el compuesto que el equipo de Wang y Chang ha conseguido sintetizar en su laboratorio. «Hemos obtenido olefinas en el proceso, no obstante, en el futuro este podría ajustarse para generar otros tipos de hidrocarburos, muchos de ellos también presentes en la gasolina», explica Wang, quien además no duda en señalar otras aplicaciones de las olefinas, también empleadas como lubricantes industriales y como precursores en la fabricación de plásticos.
Microbios adictos al azúcar
Para comprender el trabajo de los investigadores es indispensable una breve presentación: hablemos de Escherichia coli. E. coli es una de las bacterias más conocidas. Se trata de una enterobacteria que habita en el tracto gastrointestinal de multitud de animales, entre ellos el ser humano. De hecho, para nosotros es tan importante que resulta esencial para el proceso digestivo. Sin embargo, lo que verdaderamente llama la atención de E.coli es que se trata de un organismo muy versátil, con un genoma altamente flexible, una alta velocidad de crecimiento, y unos requerimientos nutricionales escasos. Todo ello hace de este un organismo modelo utilizado frecuentemente en el laboratorio.
«Hemos obtenido olefinas en el proceso, no obstante, en el futuro este podría ajustarse para generar otros tipos de hidrocarburos, muchos de ellos también presentes en la gasolina»
Pero lo que ahora ha descubierto el equipo de Wang y Chang, es que estos microbios también son adictos al azúcar. «Son incluso peores que nuestros hijos”, bromea la primera. Así, para comenzar su estudio, las investigadoras empezaron alimentando con glucosa a cepas de E.coli diseñadas genéticamente para producir un conjunto de cuatro enzimas que convierten la glucosa en ácidos grasos 3-hidroxi . Posteriormente, mediante el empleo de un catalizador, el Óxido de niobio (V) -Nb2O5– cortaron las partes no deseadas de los ácidos grasos para obtener el producto final: las olefinas. «Combinamos lo que la biología puede hacer mejor con lo que la química puede hacer mejor, y los reunimos para crear este proceso de dos pasos», cuenta Wang. «Con este método pudimos producir olefinas directamente a partir de la glucosa», añade.
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Un origen fotosintético
Otra de las ventajas del proceso según las investigadoras, es que la fabricación de biocombustibles a partir de recursos renovables como la glucosa tiene un gran potencial para promover la tecnología de energía verde. “La glucosa es producida por las plantas a través de la fotosíntesis, que convierte el dióxido de carbono -CO2- y el agua, en oxígeno y azúcar. El carbono de la glucosa, es el mismo del de las olefinas, que en último término procede dióxido de carbono que ha sido extraído de la atmósfera por las plantas ”, explica Wang.
Pese a todo, según la científica, aún es necesaria mucha más investigación para comprender los beneficios de este nuevo método y comprobar si el mismo se puede amplificar de manera eficiente para producir biocombustibles a gran escala. Algunas de las primeras incógnitas a resolver es cuánta energía consume el proceso de producción de olefinas; si el costo de la energía será demasiado alto, y en tal caso, cómo debería optimizarse para que sea práctico a escala industrial.
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En este mismo sentido, las investigadoras también están interesadas en aumentar el rendimiento del proceso. «Actualmente, se necesitan 100 moléculas de glucosa para producir alrededor de 8 moléculas de olefina» explica Wang. A ella le gustaría mejorar esa proporción, y cree que el secreto residirá en persuadir a E. coli para que produzca más ácidos grasos 3-hidroxi por cada gramo de glucosa consumido; conociendo la avidez de estas bacterias por el azúcar, quizá los biocombustibles tengan un dulce porvenir.
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