Biocombustibles a partir de debajo de las olas

Bioingenieros han ideado una manera de producir etanol a partir de algas marinas, sentando las bases para un biocombustible que no sacrifica los cultivos de alimentos.

Yasuo Yoshikuni y sus colegas en el Laboratorio de BioArquitectura en Berkeley, California, diseñó la bacteria Escherichia coli para que pueda digerir las algas marinas y la producción de etanol. Su trabajo se publica hoy en la revista Science.

Yoshikuni dice que su grupo optó por las algas marinas, ya que era a la vez sostenible y escalable."Las algas ya se produce en grandes cantidades en todo el mundo sin tomar el agua fresca o tierras de cultivo." Alga parda también crece más rápido que las algas rojas o verdes, que se encuentra en la costa de California, con un crecimiento de hasta un metro al día.

Muchos investigadores están explorando formas para producir etanol sin necesidad de utilizar los cultivos alimentarios como la caña de azúcar o el maíz, y han recurrido a diferentes materias primas como el mijo, la suculenta planta de jatropha, las cianobacterias y las algas verdes. Sin embargo, la producción de biocombustibles a partir de la caña de azúcar o el maíz no sólo afecta los suministros de alimentos, pero también tiene grandes áreas de tierra cultivable. En el caso del maíz, se requiere más energía para cultivar y cosechar los cultivos que se pueden obtener a partir del etanol producido. Pero la producción de biocombustibles a partir de algas marinas hasta ahora ha sido difícil para los bioingenieros. Las algas produce cuatro tipos de azúcares - laminarina, manitol, alginato y la celulosa. La mayor fracción de estas algas es alginato, que es un polisacárido complejo y delicado para los microbios de digerir.

"Los hidratos de carbono son más bien exótica en comparación con las fuentes tradicionales terrestres como el maíz o la caña de azúcar", dice Yoshikuni. "El alginato es la clave para desbloquear el potencial de las algas marinas."

Algas, la solución

Así, utilizando Vibrio splendidus, un microbio marino que pueden digerir las algas marinas, Yoshikuni y su equipo aislaron una vía bioquímica que degrada el alginato. Se insertan los genes responsables en una cepa de E. coli, que a su vez podría digerir el alginato en azúcares simples. El equipo también diseñó la tensión de manera que se puede convertir esos azúcares en etanol, lo que permite la producción directa de etanol a partir de algas pardas. Esta cepa de E. coli podría, en teoría, ser diseñados para producir una variedad de otras sustancias químicas útiles y combustibles.

"Este es un trabajo muy impresionante -lo que realmente es un logro revolucionario", dice Yong-Su Jin del Instituto de Biología Genómica de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, que también estudia la producción de biocombustibles a partir de algas. Jin trabaja con algas rojas, que es menos abundante en los océanos del mundo de las algas marinas, pero "relativamente fáciles de fermentar con levadura", dice, debido a su contenido de alginato de menor.

Stephen Mayfield, director del Centro de San Diego para la Biotecnología de Algas en la Universidad de California en San Diego, a la obra de "una obra de ingeniería muy sofisticada", pero añade que "en lo que va no tiene casi nada que ver con la producción de bioenergía". El principal reto de los biocombustibles no es la capacidad de degradar los carbohidratos complejos y convertirlos en azúcares simples, explica: "Es el resto de los pasos involucrados en el ciclo de vida del cultivo y el transporte de la biomasa".

Escalabilidad sigue siendo el gran problema: la gente tiene las algas cultivadas durante cientos de años, pero sólo producen varios miles de toneladas al año para alimentos. La producción de biocombustibles se requieren miles de millones de toneladas. "Todavía se enfrentan a una enorme brecha técnica de cultivo a gran escala", dice Jin.

Ese es el siguiente paso, dice Yoshikuni: este año su equipo demostrará la viabilidad de su proceso de producción de etanol en una planta piloto en construcción en Chile.