Los investigadores diseñaron una cepa de bacterias para descomponer el dióxido de carbono (CO2), convirtiéndolo en productos químicos industriales caros y de uso común. El enfoque de carbono negativo elimina el CO2 de la atmósfera y evita el uso de combustibles fósiles para generar estos productos químicos.
En un nuevo estudio piloto, los investigadores seleccionaron, diseñaron y optimizaron una cepa de bacterias y luego demostraron con éxito su capacidad para convertir CO2 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 será publicado el lunes (21 de febrero) en la revista Biotecnología de la Naturaleza.
«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 CO2 en toda la biosfera», dijo Michael Jewett de Northwestern, coautor principal del estudio. «Al aprovechar nuestra capacidad de asociarnos con la biología para hacer lo que se necesita, dónde y cuándo se necesita, sobre una base sostenible y renovable, podemos empezar a aprovechar el CO disponible2 para transformar la bioeconomía».
Jewett es profesor Walter P. Murphy de Ingeniería Química y Biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y director del Centro de Biología Sintética. Codirigió el estudio con Michael Koepke y Ching Leang, ambos investigadores de LanzaTech.
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 lleva al CO que calienta el clima.2 emisiones
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 LanzaTech. Luego, los investigadores utilizaron herramientas de biología sintética para reprogramar la bacteria para fermentar CO2 para hacer 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», dijo Jewett.
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.
«Este descubrimiento es un gran paso adelante para evitar una catástrofe climática», dijo Jennifer Holmgren, directora ejecutiva de LanzaTech. «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. La acetona y el IPA son dos ejemplos con un mercado global combinado de $ 10 mil millones. Las vías de acetona e IPA desarrolladas acelerarán el desarrollo de otros nuevos productos cerrando el ciclo del carbono para su uso en múltiples industrias”.
Jewett es miembro del Instituto de Química de los Procesos de la Vida, del Instituto Simpson Querrey de BioNanotecnología y del Centro Integral del Cáncer Robert H. Lurie de la Universidad Northwestern.
Materiales proporcionado por Northwestern University. Original escrito por Amanda Morris. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
