INGENIERÍA DE COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS CON CIANOBACTERIAS

Anne Ruffing científica estadounidense y colaboradores han diseñado dos cepas de cianobacterias para producir ácidos grasos libres, un precursor de los combustibles líquidos, pero también se ha encontrado que el proceso reduce el potencial de producción de las microalgas.

El combustible de microalgas podría ser una forma de reducir la dependencia de Estados Unidos respecto de la energía extranjera. Tales combustibles serían renovables, ya que son alimentados por la luz solar, podrían reducir las emisiones de dióxido de carbono ya que utilizan la fotosíntesis, y también podrían crear puestos de trabajo en una nueva industria.

Ella ha estado estudiando la conversión directa de dióxido de carbono en biocombustibles por parte de organismos fotosintéticos (Synechococcus elongatus PCC 7942). Ruffing considera a sus estudios como la prueba que demuestra que la producción y excreción de ácidos grasos libres (FFA) es posible mediante la modificación de cianobacterias . Ella quiere identificar los mejores hidrocarburos necesarios para la producción de combustible, la cepa que funcione como mejor modelo para la ingeniería genética, así como los genes necesarios para mejorar la producción de FFA.
Se está usando cianobacterias porque son más fáciles de manipular genéticamente que las algas eucariotas y porque las cianobacterias pueden ser modificadas para crear una variedad de combustibles objetivo. Cianobacterias modificadas genéticamente excretan los FFA y permiten que el combustible sea recolectado sin cosechar las microalgas, en contraste con las algas eucarióticas, en el que la producción de combustible se produce dentro de la célula y por ende se requiere de una cosecha.

En general, así es como funciona el proceso de producción de biocombustible: las algas eucariotas crecen en un estanque a la densidad necesaria, entonces los productores deben deshacerse del agua, recoger las células y romper abrirlos para obtener el precursor dentro de combustible. Este precursor se aísla y purifica y a continuación se convierte químicamente en biodiesel. Las cianobacterias excretan el precursor de combustible fuera de la célula, por lo que en un proceso de separación se puede eliminar el producto sin matar las células. Entonces se elimina la necesidad de hacer crecer un nuevo lote de algas cada vez, se reduce el requerimiento de nitrógeno y fosfato y  además los costos. Sin embargo, los rendimientos actuales de las cepas modificadas son demasiado bajos para la producción a gran escala.

Mientras que otros esfuerzos de investigación se han centrado en las estrategias de ingeniería metabólica para aumentar la producción, Ruffing quiere identificar qué efectos fisiológicos limitan el crecimiento celular y la síntesis de ácidos grasos libres.

Las cepas que se diseñaron para la producción de ácidos grasos libres muestran una reducción en los rendimientos fotosintéticos, degradación de la clorofila a y cambios en los pigmentos captadores de luz. Se observó también muerte celular y menores tasas de crecimiento en general, y se sospecha que la toxicidad de los ácidos grasos libres insaturados y los cambios en la composición de la membrana son responsables.

Ahora se está observando qué genes están cambiando cuando las cianobacterias producen ácidos grasos. Ruffing está creando mutantes silenciando ciertos genes o introduciendo o sobreexpresando genes para ver cómo afectan estos a la célula y a la producción de ácidos grasos.

Los científicos están produciendo FFA de Synechococcus elongatus PCC 7942 y Synechococcus sp. PCC 7002, elegidos como organismos modelo que han sido estudiados durante varias décadas y para las que existen herramientas para manipular sus genes. Sin embargo, creen que es posible que haya una cepa natural por ahí que pueda ser una mejor opción para la producción de biocombustible, por lo que habrá una gran cantidad de exploración que hacer.