Con unos pocos ajustes genéticos, un tipo de bacteria del suelo con apetito por los hidrocarburos se muestra prometedora como una fábrica biológica para producir plástico de las plantas.
Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison esperan que las plantas leñosas se conviertan en un sustituto del petróleo en la producción de combustibles y otros productos químicos a partir de los azúcares en la celulosa fibrosa que forma gran parte de las paredes celulares de las plantas.
Gran parte del trabajo de obtención de esos azúcares consiste en eliminar la lignina, un polímero que llena los huecos entre la celulosa y otros componentes químicos en esas paredes celulares.
Eso deja mucha celulosa útil, pero también mucha lignina, que nunca ha tenido mucho valor. Las fábricas de papel han estado eliminando la lignina de la madera para hacer papel durante más de un siglo, y han encontrado tan poco valor en la lignina que simplemente se quema en las calderas de las fábricas.
En el nuevo estudio, publicado en Green Chemistry, se utilizó la bacteria Novosphingobium aromaticivorans para convertir la lignina en un producto más valioso.
«La lignina es la fuente más abundante, además del petróleo, de compuestos aromáticos en el planeta», dice en un comunicado Noguera, como los que se usan para fabricar químicos y plásticos a partir del petróleo. Pero la molécula de lignina, grande y compleja, es notoriamente difícil de romper de manera eficiente en piezas constituyentes útiles.
Sin embargo, N. aromaticivorans –que se aisló por primera vez mientras prosperaba en un suelo rico en compuestos aromáticos después de la contaminación por productos derivados del petróleo– es un embudo biológico para los aromáticos en la lignina. Es único porque puede digerir casi todas las diferentes piezas de lignina en hidrocarburos aromáticos más pequeños.
«Otros microbios probados antes pueden ser capaces de digerir algunos tipos de compuestos aromáticos que se encuentran en la lignina», dice Miguel Pérez, estudiante graduado en ingeniería civil y ambiental en la UW Madison. «Cuando conocimos a este microbio, ya era bueno para degradar una amplia gama de compuestos. Eso hace que este microbio sea muy prometedor».
En el curso de su proceso de digestión, el microbio convierte esos compuestos aromáticos en ácido 2-pirona-4,6-dicarboxílico, más conocido de forma más manejable como PDC. Al eliminar tres genes de su microbio, los investigadores convirtieron el PDC intermedio en el final de la línea. Estas bacterias diseñadas se convirtieron en un embudo en el que van las diferentes piezas de lignina, y del cual fluye el PDC.
Los bioingenieros en Japón han utilizado el PDC para fabricar una variedad de materiales que serían útiles para los productos de consumo.
«Descubrieron que el compuesto tiene el mismo o mejor desempeño que el aditivo a base de petróleo más común para los polímeros de PET, como las botellas de plástico y las fibras sintéticas, que son los polímeros más comunes que se producen en el mundo», dice Pérez.
Sería una alternativa plástica atractiva, una que se descompondría naturalmente en el medio ambiente y no filtraría los compuestos que imitan las hormonas en el agua, si el PDC fuera más fácil de conseguir.
«No hay un proceso industrial para hacer eso, porque el PDC es tan difícil de hacer por las rutas existentes», dice el profesor de ingeniería ambiental Daniel Noguera, que lideró el estudio. «Pero si estamos produciendo biocombustibles a partir de celulosa y produciendo lignina, algo que solíamos quemar, y podemos convertir eficientemente la lignina en PDC, eso podría cambiar el mercado para el uso industrial de este compuesto».
Por ahora, la modificación genética de N. aromaticivorans puede convertir al menos el 59 por ciento de los compuestos potencialmente útiles de lignina en PDC. Pero el nuevo estudio sugiere un mayor potencial.
Fuente: EP