Investigadores de Departamento de Energía de los EE.UU. han manipulado una cepa de la bacteria Escherichia coli para que pueda digerir la biomasa de la hierba y sintetizar azucares que transforma en los tres tipos de carburantes más comunes: gasolina, diesel y fuel para transporte. Además, las bacterias son capaces de hacer esto sin necesidad de la ayuda de ningún aditivo enzimático adicional.

 Uno de los grandes retos actuales es el desarrollo de nuevos biocarburantes que reemplacen  a la gasolina, el diesel y el fuel por otras alternativas más limpias, renovables y “verdes”.

El mayor obstáculo para el empleo de biocarburantes es el coste de su producción, que hace que no sea económicamente competitivo frente a los derivados del petróleo. Para producirlos primero hay que extraer la celulosa de las plantas, un proceso bastante difícil porque la celulosa está embebida en la lignina. Una vez extraída, la celulosa debe despolimerizarse y convertirse en azucares fermentables más sencillos y, en una segunda etapa, éstos se transforman en el biocarburante. La nueva estrategia, publicada en PNAS, consigue que un simple microorganismo pueda hacer ambos procesos a la vez: digerir la celulosa de la planta y producir los hidrocarburos con propiedades de biocarburantes. Esto permite reducir el coste de la producción de carburante al reducir las dos etapas necesarias -conversión de la celulosa en azúcares y la fermentación posterior de éstos en carburante- en un solo paso.

Escherichia coli es un bacteria que normalmente no puede alimentarse de hierba, pero los investigadores la han manipulado genéticamente para que exprese varios enzimas (celulasas, glucosidasas y otras) que le permitan digerir la celulosa y emplearla para su crecimiento, en definitiva le permite “comer” hierba. Además, a estas mismas bacterias les han introducido también los genes necesarios de tres rutas metabólicas para que puedan producir las moléculas precursoras de los carburantes gasolina, diesel o fuel, a partir de la celulosa digerida.

La celulosa, tras un pretratamiento con líquidos iónicos, es hidrolizada en azucares más sencillos por las enzimas (en azul) secretadas por la bacteria. Además, otra enzima, la glucosidasa (en rojo) hidroliza estos azúcares a monosacáridos que son incorporados a la bacteria y metabolizados en biocarburantes por varias rutas metabólicas.

Aunque esta no es la primera vez que se demuestra que Escherichia coli produce gasolina o diesel a partir de azucares, sí es la primera demostración de que puede producir las tres formas de carburante a partir de la celulosa. Además, partiendo de hierba, que es mucho mejor que emplear otros cultivos de interés agrícola o alimenticio, como el girasol, la soja o la caña de azúcar. No cabe duda de que esta nueva estrategia es una prueba de concepto que puede suponer un gran avance para reducir los costes de la producción de biocarburantes, una fuente de energía más limpia y ecológica.

Synthesis of three advanced biofuels from ionic liquid-pretreated switchgrass using engineered Escherichia coli. G. Bokinsky, et al. 2011.

doi: 10.1073/pnas.1106958108