Un estudio brasileño publicado enScientific Reportsallana el camino para aumentar la eficiencia de la producción de etanol de segunda generación (2G) a partir del descubrimiento de nuevas dianas para la ingeniería metabólica en una cepa más robusta de levadura industrial.
Las bases de datos recopiladas por los autores están a disposición de la comunidad científica en el repositorio de la Universidad Estatal de Campinas (UNICAMP), que es miembro del Proyecto Dataverse, una iniciativa de colaboración internacional apoyada por la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (FAPESP).
El etanol de primera generación (1G) se produce a partir de fuentes ricas en carbohidratos, como la sacarosa, especialmente la caña de azúcar en el caso brasileño. El procesamiento de la caña de azúcar genera grandes cantidades de residuos fibrosos, como el bagazo, que pueden utilizarse para producir vapor y electricidad en centrales eléctricas.
Estos residuos son ricos en celulosa y hemicelulosa (carbohidratos poliméricos que mantienen la resistencia mecánica de las paredes celulares de los tallos de las plantas), que pueden utilizarse para producir etanol 2G mediante su conversión en moléculas más pequeñas para su fermentación por levaduras y otros microorganismos.
El principal reto de la producción de etanol 2G es la eficiencia de la conversión, ya que la celulosa y la hemicelulosa son difíciles de hidrolizar: El primer paso consiste en eliminar la lignina, o fibra, para poner a disposición de la levadura los azúcares simples de la celulosa y la hemicelulosa. Esto es costoso, consume mucha energía y libera sustancias que pueden inhibir el proceso de fermentación.
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Más eficiencia
Los experimentos fueron realizados por el primer y segundo autores, Felipe Eduardo Ciamponi y Dielle Pierotti Procópio, en una colaboración en la que participaron el laboratorio dirigido por Thiago Olitta Basso, investigador del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de São Paulo, y el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) de la UNICAMP.
«Para situar este estudio en el contexto de la investigación sobre el etanol 2G, sabíamos que ciertas cepas eran resistentes a estos inhibidores, pero el mecanismo molecular que utilizan para lograr esta resistencia es complejo, e implica múltiples procesos y vías de regulación», dijo Basso.
«La producción de etanol 2G aún requiere optimización para aumentar la eficiencia. Uno de los enfoques necesarios pasa por la identificación de cepas de levadura resistentes al deterioro por moléculas inhibidoras derivadas del procesamiento de estos residuos», explica Marcelo Mendes Brandão, último autor e investigador del CBMEG-UNICAMP.
Brasil ha avanzado en la investigación de formas de aprovechar su extraordinaria biodiversidad para optimizar el rendimiento de la biomasa en la fabricación de bioproductos, es decir, bienes de consumo que pueden construirse, ensamblarse o producirse convirtiendo parte de un organismo, como en el caso del tejido y la fibra vegetal, o capturando sus metabolitos.
«Un ejemplo es la producción de etanol combustible, un bien de gran impacto en la economía brasileña», dijo Brandão.
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