Microbios que transforman los gases de efecto invernadero

El método que podría ayudar a disminuir la dependencia industrial del petróleo y reducir nuestra huella de carbono.

La nueva técnica de base biológica, publicada en Nature Chemical Biology, fue desarrollada por el profesor de la USF, Ramón González, PhD, y su equipo de investigación. Utiliza la enzima humana, 2-hidroxiacil-coenzima A liasa (HACL), para convertir materiales específicos de carbono (C1) en compuestos más complejos comúnmente utilizados como bloques de construcción para un sinfín de productos de consumo e industriales. "En los humanos, esta enzima degrada los ácidos grasos de cadena ramificada", dijo González.

"Básicamente descompone las largas cadenas de carbono en pedazos más pequeños. Necesitábamos que hiciera lo contrario. Entonces, diseñamos el proceso para que funcione en reversa, tomando moléculas de carbono individuales y convirtiéndolas en compuestos más grandes". Al manipular el ADN que codifica la enzima, los investigadores pueden insertar la enzima modificada en los microorganismos E. coli, que actúan como huéspedes. Cuando esos microbios se introducen en la materia prima C1, como metanol, formaldehído, formiato, dióxido de carbono y metano, se produce un proceso de bioconversión metabólica, que transforma las moléculas en compuestos más complejos.

Esta investigación representa un avance significativo en la conversión de carbono con base biológica y tiene el potencial de transformar los procesos petroquímicos actuales, así como reducir la cantidad de gases de efecto invernadero liberados a la atmósfera durante la producción de petróleo crudo. "Cuando el petróleo crudo se bombea del suelo, viene con una gran cantidad de gas asociado", dijo González. "La mayor parte del tiempo, ese gas se quema a través de la combustión y se libera a la atmósfera. Vemos ese gas como un recurso desperdiciado".

A través de su trabajo, González cree que él y su equipo han diseñado un método para utilizar ese recurso desperdiciado de una manera económicamente viable y atractiva para los fabricantes de petróleo. En este momento, la gran mayoría de las instalaciones de producción de petróleo utilizan quemadores para quemar gas como el metano. Si bien ese proceso es derrochador, de acuerdo con González, también es ineficiente y conduce a la liberación de metano no quemado en exceso a la atmósfera, así como a dióxido de carbono adicional producido a través del proceso de combustión.

Al implementar la técnica desarrollada por la USF, los productores de petróleo no solo podrían manejar mejor su impacto en el medio ambiente sino también comenzar a producir compuestos químicos valiosos como el etilenglicol y el ácido glicólico, moléculas que se utilizan en la producción de plásticos, cosméticos, polímeros y soluciones de limpieza y mucho más.

Tradicionalmente, los componentes básicos de estos productos se fabrican con petróleo. Entonces, si bien el uso del método de bioconversión ayudaría a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, también tiene el potencial de reducir la dependencia general del petróleo, beneficios múltiples que González espera atraerán a los fabricantes para explorar la adopción de su proceso.

"Si bien este estudio detalla la ciencia global que hace que todo esto sea posible, actualmente estamos trabajando con socios en el sector privado para tratar de implementar nuestra técnica", dijo González. "Es emocionante poder llevar este proyecto desde su inicio inicial hasta la implementación industrial y, con suerte, tener un impacto significativo no solo en la industria sino también en el medio ambiente".

Referencia

2-Hydroxyacyl-CoA lyase catalyzes acyloin condensation for one-carbon bioconversion. Alexander Chou, James M. Clomburg, Shuai Qian & Ramon Gonzalez. Nature Chemical Biology, volume 15, pages 900–906 (2019)