CIENCIA. Bacterias de diseño convierten el dióxido de carbono capturado en productos químicos valiosos

  Los biólogos sintéticos han diseñado bacterias para convertir los desechos de carbono en sustancias químicas valiosas.  El enfoque de carb...

 

Los biólogos sintéticos han diseñado bacterias para convertir los desechos de carbono en sustancias químicas valiosas. El enfoque de carbono negativo podría contribuir a una economía de cero emisiones netas. Fuente: Justin Muir

Las bacterias modificadas reciclan los desechos de carbono en productos químicos valiosos

Las bacterias son conocidas por descomponer la lactosa para hacer yogur y azúcar para hacer cerveza. Ahora, los investigadores dirigidos por la Universidad Northwestern y LanzaTech han aprovechado las bacterias para descomponer el dióxido de carbono (CO 2 ) de desecho para producir químicos industriales valiosos.

En un nuevo estudio piloto, los investigadores seleccionaron, diseñaron y optimizaron una cepa bacteriana y luego demostraron con éxito su capacidad para convertir el CO 2 en acetona e isopropanol (IPA).

Este nuevo proceso de fermentación de gas no solo elimina los gases de efecto invernadero de la atmósfera, sino que 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 los procesos convencionales, si se adopta ampliamente. El estudio se ha publicado en la revista Nature Biotechnology.

"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 relacionados con la liberación y acumulación incesantes de CO 2 en toda la biosfera", dijo Michael Jewett de Northwestern, coautor principal del estudio. 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 CO 2 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, con un mercado global combinado que supera los $ 10 mil millones. Ampliamente utilizado como desinfectante y antiséptico, IPA es la base de una de las dos fórmulas desinfectantes recomendadas por la Organización Mundial de la Salud, que son altamente efectivas para matar el virus SARS-CoV-2 . Y la acetona es un solvente para muchos plásticos y fibras sintéticas, resina de poliéster diluyente, herramientas de limpieza y quitaesmalte de uñas.

Si bien estos productos químicos son increíblemente útiles, se generan a partir de recursos fósiles, lo que genera emisiones de CO 2 que contribuyen al calentamiento del clima .

Para fabricar estos productos químicos de manera más sostenible, los investigadores desarrollaron un nuevo proceso de fermentación de gas. Comenzaron con Clostridium autoethanogenum, una bacteria anaerobia diseñada en LanzaTechLuego, los investigadores utilizaron herramientas de biología sintética para reprogramar la bacteria para fermentar CO 2 y producir acetona e IPA.

Los equipos de Northwestern y LanzaTech creen que las cepas desarrolladas y el proceso de fermentación se traducirán a escala industrial. El enfoque también podría aplicarse potencialmente para crear procesos optimizados para generar otros productos químicos valiosos.

Hoy en día, la mayoría de nuestros productos químicos básicos se derivan exclusivamente de nuevos recursos fósiles como el petróleo, el gas natural o el carbón. Acetona e IPA son dos ejemplos con un mercado global combinado de $ 10 mil millones. Las rutas de acetona e IPA desarrolladas acelerarán el desarrollo de otros productos nuevos al cerrar el ciclo del carbono para su uso en múltiples industrias.

Fuente: “Carbon-negative, scaled-up production of acetone and isopropanol by gas fermentation” 21 February 2022, Nature Biotechnology. DOI: 10.1038/s41587-021-01195-w

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