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Fabricación de gasolina a partir de bacterias
El biocombustible del futuro bien podría ser la gasolina. Esa es la esperanza de una nueva empresa de biotecnología que el lunes describió por primera vez cómo está persuadiendo a las bacterias para que produzcan hidrocarburos que podrían procesarse en combustibles como los derivados del petróleo.
Mejor biocombustible: Stephen del Cardayre, bioquímico y vicepresidente de investigación y desarrollo de LS9.
LS9 , una empresa con sede en San Carlos, CA, y fundada por genetista Iglesia de San Jorge , de la Escuela de Medicina de Harvard, y biólogo de plantas Chris Somerville , de la Universidad de Stanford, había dicho anteriormente que estaba trabajando en lo que llama petróleo renovable. Pero en un Sociedad de Microbiología Industrial conferencia el lunes, la compañía comenzó a hablar más abiertamente sobre lo que ha logrado: ha modificado genéticamente varias bacterias, incluidas E. coli , para producir cadenas de hidrocarburos a medida.
Para ello, la empresa está empleando herramientas del campo de la biología sintética para modificar las vías genéticas que utilizan las bacterias, las plantas y los animales para producir ácidos grasos, una de las principales formas en que los organismos almacenan energía. Los ácidos grasos son cadenas de átomos de carbono e hidrógeno unidos en una disposición particular, con un grupo de ácido carboxílico formado por carbono, hidrógeno y oxígeno unido en un extremo. Quite el ácido y le quedará un hidrocarburo que puede convertirse en combustible.
Estoy muy impresionado con lo que están haciendo, dice James Collins , codirector de la Centro de Biotecnología Avanzada en la Universidad de Boston. Él llama al uso de biología sintética y biología de sistemas por parte de la compañía para diseñar bacterias productoras de hidrocarburos de vanguardia.
En algunos casos, los investigadores de LS9 utilizaron técnicas estándar de ADN recombinante para insertar genes en los microbios. En otros casos, rediseñaron genes conocidos con una computadora y los sintetizaron. Las bacterias modificadas resultantes producen y excretan moléculas de hidrocarburos que tienen la longitud y la estructura molecular que la empresa desea.
Stephen del Cardayre, bioquímico y vicepresidente de investigación y desarrollo de LS9, dice que la empresa puede producir cientos de moléculas de hidrocarburos diferentes. El proceso puede producir petróleo crudo sin el azufre contaminante que contiene gran parte del petróleo del suelo. El crudo, a su vez, iría a una refinería estándar para ser procesado en combustible automotriz, combustible para aviones, combustible diesel o cualquier otro producto del petróleo que alguien quisiera fabricar.
El año que viene, LS9 construirá una planta piloto en California para probar y perfeccionar el proceso, y la compañía espera vender biodiesel mejorado y proporcionar biocruzados sintéticos a las refinerías para su posterior procesamiento dentro de tres a cinco años. (Consulte Creación de mejores biocombustibles).
Pero LS9 no es la única empresa en este juego. Biotecnologías Amyris , de Emeryville, CA, también está utilizando genes de plantas y animales para hacer que los microbios produzcan combustibles de diseño. Neil Renninger, vicepresidente senior de desarrollo y uno de los cofundadores de la empresa, dice que Amyris también ha creado bacterias capaces de suministrar combustibles renovables a base de hidrocarburos. La principal diferencia entre las empresas, dice Renninger, es que mientras LS9 está trabajando en un biocrudo que se procesaría en una refinería, Amyris está trabajando en la producción directa de combustibles que necesitarían poco o ningún procesamiento adicional.
Amyris también está trabajando en una planta de producción piloto que espera completar a fines del próximo año, y también espera tener productos comerciales disponibles dentro de tres o cuatro años. (Consulte Un mejor biocombustible). Ambas empresas afirman que quieren mejorar la ingeniería de sus bacterias para que sean más eficientes y están trabajando para optimizar el proceso de producción en general. El potencial de los biocombustibles es enorme, y creo que el suyo [LS9] es una posible solución, dice Renninger.
De hecho, se necesitan muchos enfoques tecnológicos, dice Craig Venter , cofundador y CEO de Genómica sintética , de Rockland, MD, que también está aplicando la biotecnología a la producción de combustible. Necesitamos cien, mil soluciones, no solo una, dice. Conozco al menos una docena de grupos y laboratorios que intentan producir biocombustibles a partir de bacterias con azúcar.
La empresa de Venter también está trabajando en la ingeniería de microbios para producir combustible. La compañía recibió recientemente una gran inversión del gigante petrolero BP para estudiar los microbios que viven en los suministros de petróleo subterráneos; la idea es ver si los microbios pueden diseñarse para proporcionar un combustible más limpio. Otro proyecto tiene como objetivo jugar con el genoma de las palmeras, la fuente de aceite más productiva para biodiesel, para convertirlas en un cultivo menos dañino para el medio ambiente.
El trabajo actual de LS9 utiliza azúcar derivado de granos de maíz como fuente de alimento para las bacterias, la misma fuente que utiliza la levadura productora de etanol. Para producir mayores volúmenes de combustible y no tener energía compitiendo con los alimentos, ambos enfoques necesitarán utilizar biomasa celulósica, como el pasto varilla, como materia prima. Del Cardayre estima que la biomasa celulósica podría producir alrededor de 2,000 galones de petróleo renovable por acre.
Producir combustibles de hidrocarburos es más eficiente que producir etanol, agrega del Cardayre, porque el primero contiene aproximadamente un 30 por ciento más de energía por galón. Y también se necesita menos energía para producir. El etanol producido por la levadura debe destilarse para eliminar el agua, por lo que la producción de etanol requiere un 65 por ciento más de energía que la producción de hidrocarburos.
El Departamento de Energía de EE. UU. Se ha fijado el objetivo de reemplazar el 30 por ciento del uso actual de petróleo con combustibles de fuentes biológicas renovables para el 2030, y del Cardayre dice que cree que eso se puede lograr fácilmente.