Microorganismos de la Amazonia brasileña que facilitan el etanol de segunda generación

El hallazgo supondrá una importante reducción de costes

Beta-glucosidasa amazónica / Mario Tyago Murakami
Beta-glucosidasa amazónica / Mario Tyago Murakami

Un grupo de científicos ha descubierto en el lago Poraquê, en plena Amazonia brasileña, microorganismos capaces de codificar una proteína que potenciaría el coctel enzimático empleado en la sacarificación del bagazo de la caña, crucial en la producción del etanol de segunda generación.

Dicha enzima, una vez aislada, caracterizada y producida, se ha mostrado compatible con dos etapas esenciales de la producción del etanol de segunda generación: la fermentación y la sacarificación. La realización simultánea de estas dos etapas ofrece la perspectiva de una gran disminución de costos para la industria de azúcar y alcohol, toda vez que las reacciones pueden concretarse en un único reactor, con el consiguiente ahorro de reactivos.

La producción de etanol de segunda generación o etanol celulósico, el que se obtiene de la paja y del bagazo de la caña de azúcar, puede incrementar hasta un 50 por ciento la producción de alcohol combustible en Brasil. Para ello, según señala la Agencia Dicyt, el país cuenta con la mejor biomasa del planeta y con capacidad industrial instalada, la ingeniería especializada y la levadura adecuada. Solo falta completar la composición del coctel enzimático capaz de viabilizar el proceso de sacarificación, mediante el cual se despolimerizan los azúcares complejos (polisacáridos) y se los descompone en azúcares simples.

Beta-glucosidasas

Este estudio, publicado en Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Proteins and Proteomics, ha movilizado a científicos del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM) de Brasil, de Petrobras y de las universidades de São Paulo (USP) y Federal de São Carlos (UFSCar). También ha contado con el respaldo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo – FAPESP. 

“La sacarificación es la etapa más cara del proceso; entre el 30 y el 50 por ciento del costo del etanol celulósico se destina a la obtención de las enzimas necesarias para transformar los azúcares complejos en azúcares simples”, afirma Mario Tyago Murakami, del CNPEM, uno de los coordinadores de la investigación.

“Y en la actualidad la eficiencia de la conversión a cargo de esas enzimas oscila entre el 50 y el 65 por ciento –continúa–. Esto significa que entre el 50 y el 35 por ciento del azúcar disponible en la biomasa ‘se pierde’ durante la sacarificación. El gran propósito de nuestro estudio consistió en encontrar biocatalizadores capaces de contribuir al aumento de la eficiencia”.

Según el investigador, en el arsenal de enzimas necesarias, y actuando en forma sinérgica, las beta-glucosidasas tienen una importancia fundamental, pues son responsables de la última fase de la cascada de sacarificación de la celulosa.

Flavio Henrique da Silva, de la UFSCar, otro coordinador del estudio, ha verificado que la beta-glucosidasa codificada por los microorganismos del lago Poraquê poseía eficiencia catalítica para la sacarificación del bagazo de la caña de azúcar y una tolerancia significativa a la inhibición a cargo de la glucosa. El paso siguiente corrió por cuenta del equipo de Murakami, especializado en biología estructural mecanística, que dilucidó a nivel molecular y atómico las bases del funcionamiento de esta enzima.

El paso siguiente consiste en la realización de estudios de combinación de esa enzima con los cócteles enzimáticos fúngicos existentes, a efectos de incrementar la eficiencia en lo concerniente al aumento de la sacarificación.

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