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Las bacterias producen diesel a partir de biomasa
Las bacterias manipuladas se han reconfigurado con la maquinaria genética necesaria para convertir la celulosa en una variedad de productos químicos, incluido el combustible diesel. La bacteria, desarrollada por la empresa South San Francisco LS9 en colaboración con investigadores de la Universidad de California, Berkeley, producen las enzimas necesarias para cada paso a lo largo de la ruta de síntesis y pueden convertir la biomasa en combustible sin necesidad de procesamiento adicional. LS9 ha demostrado las bacterias en reactores a escala piloto y planea escalar el proceso a un nivel comercial a finales de este año.
Poder de las bacterias: La bacteria E. coli en esta imagen microscópica está excretando gotitas de combustible diesel. Las bacterias son las pequeñas varillas oscuras agrupadas en las esquinas superiores y en la parte inferior de la imagen.
Jay Keasling , profesor de ingeniería química y bioingeniería en UC Berkeley y uno de los fundadores de LS9, y científicos de LS9 informan ingeniería E. coli bacterias para sintetizar y excretar la enzima hemicelulasa, que descompone la celulosa en azúcares. Las bacterias pueden convertir esos azúcares en una variedad de productos químicos, entre ellos el combustible diesel. Los productos finales son excretados por las bacterias y luego flotan hasta la parte superior de la tina de fermentación antes de ser extraídos.
Usando estos métodos, es posible crear una variedad de combustibles a partir de biomasa, pero LS9 se está enfocando en el diesel en lugar de combustibles similares a la gasolina por el momento, dice Stephen del Cardayre , vicepresidente de investigación y desarrollo de la empresa. Las especificaciones de diésel son más fáciles de cumplir y el mercado de diésel está creciendo entre un 2 y un 4 por ciento al año, mientras que el de la gasolina está estancado. En mayo pasado, LS9 se asoció con Procter & Gamble para desarrollar combustibles y productos químicos básicos.
El esfuerzo de LS9 es parte de un impulso cada vez mayor de los bioingenieros para reducir el costo de los biocombustibles mediante el desarrollo de microbios que pueden convertir la biomasa, como el pasto varilla y los desechos agrícolas, en combustibles sin ningún procesamiento adicional que requeriría catalizadores costosos y altas temperaturas. Los microbios generalmente pueden completar solo una parte de la conversión, lo que requiere un procesamiento posterior para convertir los precursores químicos producidos por los microbios. El recién diseñado E. coli son un vehículo singular que puede lograr todo esto a la vez, proporcionando un proceso muy eficiente para fabricar productos que ya están en el mercado, dice David Berry , socio de Flagship Ventures, cofundador de LS9.
El proceso de LS9 se basa en E. coli la maquinaria metabólica de las bacterias para convertir los azúcares en ácidos grasos, que luego utilizan para producir otras moléculas. La ventaja de trabajar con E. coli Es que el organismo, un caballo de batalla de la biología molecular, es bien conocido y fácil de cultivar, dice Keasling. Y la vía de los ácidos grasos de la bacteria es más eficiente para convertir materias primas en combustible que las vías metabólicas utilizadas por otras empresas de biología sintética.
Los ácidos grasos son una gran clase de moléculas que pueden formar la base de muchos productos químicos y combustibles que se derivan convencionalmente del petróleo. Estas vías metabólicas son redes complejas, y aprovecharlas requirió cambiar varios de los genes existentes de la bacteria, así como agregar otros nuevos. Después de años de ingeniería, dice Keasling, podemos obtener la molécula que queremos específicamente.
Del Cardayre dice que LS9 ha probado el proceso de producción de diesel en su planta piloto de 1,000 litros en el sur de San Francisco utilizando caña de azúcar como materia prima. La compañía escalará el proceso a un nivel comercial en una planta de 75.000 litros este año.
LS9 no es la única empresa que convierte la caña de azúcar en diésel: el año pasado, otra empresa de biología sintética fundada por Keasling, Biotecnologías Amyris de Emeryville, CA, abrió una planta de demostración en Campinis, Brasil. El proceso de Amyris se basa en levaduras diseñadas para convertir azúcares en precursores de combustibles de hidrocarburos. Del Cardayre dice que LS9 también puede abrir una planta en Brasil, pero debido a que las nuevas bacterias pueden convertir la celulosa, no solo el azúcar, la empresa no está vinculada a la caña de azúcar ni a ninguna otra materia prima.
Jim Collins , profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston, dice que la pregunta ahora es si el proceso de LS9 será rentable a gran escala. A medida que pasa de 10 galones a miles de galones, la biología cambia y los análisis que funcionaron bien en el laboratorio ya no funcionan, señala Collins, porque el entorno de los microbios cambia. La pregunta interesante en los próximos años es qué empresa puede obtener rendimientos lo suficientemente altos y adaptar sus procesos a escala para mantener bajos los costos, dice Collins.