Las bacterias son conocidas por descomponer la lactosa para hacer yogur y el azúcar para hacer cerveza. Ahora, los investigadores de la Universidad de Northwestern y LanzaTech han aprovechado las bacterias para descomponer otra cosa. Desarrollan bacterias capaces de convertir el CO2 en químicos de alto valor.
En un nuevo estudio piloto, los investigadores seleccionaron, diseñaron y optimizaron una cepa bacteriana. Después, demostraron con éxito su capacidad para convertir el CO2 en acetona e isopropanol (IPA).
Este nuevo proceso de fermentación de gas no sólo elimina los gases de efecto invernadero de la atmósfera. Además, también evita el uso de combustibles fósiles, que normalmente se necesitan para generar acetona e IPA. Después de realizar un análisis del ciclo de vida, el equipo descubrió que la plataforma de carbono negativo podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 160% en comparación con procesos convencionales si se adoptase ampliamente.
Desarrollan bacterias capaces de convertir el CO2 en químicos de alto valor
«La aceleración de la crisis climática, combinada con el rápido crecimiento de la población, plantea algunos de los desafíos más urgentes para la humanidad. Todos ellos están relacionados con la liberación y acumulación incesantes de CO2 en toda la biosfera». Esto lo dijo Michael Jewett de Northwestern, coautor principal del estudio. «Al aprovechar nuestra capacidad de asociarnos con la biología para fabricar lo que se necesita, dónde y cuándo se necesita, de manera sostenible y renovable, podemos comenzar a aprovechar el CO2 disponible para transformar la bioeconomía«.
Los productos químicos industriales a granel y de plataforma necesarios, la acetona y el IPA se encuentran en casi todas partes. Tiene un mercado global combinado que supera los 10 mil millones de dólares. Es ampliamente utilizado como desinfectante y antiséptico. El IPA es la base de una de las dos fórmulas desinfectantes recomendadas por la OMS, altamente efectivas contra el SARS-CoV-2. La acetona por su parte, es un solvente para muchos plásticos y fibras sintéticas, resina de poliéster diluyente, herramientas de limpieza y quitaesmalte de uñas.
Para fabricar estos productos químicos de manera más sostenible, los investigadores desarrollaron un nuevo proceso de fermentación de gas. Comenzaron con Clostridium autotethanohenum, una bacteria anaerobia diseñada en LanzaTech. Después, los investigadores utilizaron herramientas de biología sintética para reprogramar la bacteria para frenar el CO2 y producir acetona e IPA.
«Estas innovaciones, lideradas por estrategias libres de células que guiaron tanto la ingeniería de cepas como la optimización de las enzimas de la ruta, aceleraron el tiempo de producción en más de un año».
Los dos equipos creen que las cepas desarrolladas y el proceso de fermentación se traducirán a escala industrial. El enfoque también podría aplicarse potencialmente para crear procesos simplificados para generar otros productos químicos valiosos.
