ESTUDIAN UNA CIANOBACTERIA MARINA PARA LA PRODUCCIÓN MÁS ECONÓMICA Y EFICIENTE DE BIOCOMBUSTIBLES

En la búsqueda de fuentes renovables de energía, los sistemas que utilizan algas parecen ser una buena opción. Las algas pueden crecer con notable rapidez y en altas concentraciones en zonas que no son aptas para la agricultura; y a medida que crecen, acumulan grandes cantidades de lípidos, que son moléculas que contienen carbono que puede ser extraído y transformado en biogasóleo (biodiésel) y otros combustibles ricos en energía. Sin embargo, tras tres décadas de trabajo, no se ha conseguido producir biocombustibles a partir de algas de forma comercialmente viable, en parte debido a que los procesos necesarios para degradar las algas y capturar los lípidos son costosos y de alto consumo energético.
Durante los últimos 25 años, Sallie Chisholm, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, ha estado estudiando a las Prochlorococcus, uno de los tipos más abundantes de las cianobacterias marinas popularmente conocidas con nombres como "algas verdiazules", y capaces de realizar la fotosíntesis. Las bacterias Prochlorococcus poseen una cualidad singular: De entre todos los organismos que realizan la fotosíntesis, esta criatura unicelular es la más abundante y la más pequeña (mide menos de 1 micrómetro de diámetro). Es responsable del 10% de toda la fotosíntesis en la Tierra, y constituye la base de la cadena alimentaria oceánica. De entre todas las células fotosintéticas conocidas, la Prochlorococcus es la que tiene el genoma más pequeño. Tres mil millones de años de evolución han eliminado todo lo superfluo en su genoma, y ahora contiene justo lo necesario para crear biomasa a partir de dióxido de carbono y energía solar.
Tiene pues sentido tomar a este organismo como referencia y estudiarlo a fondo, a fin de vislumbrar formas idóneas de producir biogasóleo por vía microbiana y a partir de luz solar como fuente energética del proceso. Sobre todo, teniendo en cuenta que, tal como el equipo de Chisholm descubrió tiempo atrás, a medida que crece esta bacteria, produce y libera de forma natural vesículas extracelulares, paquetes esféricos ricos en sustancias grasas parecidas a las que hacen tan atractivas a las algas para el sector de los biocombustibles.

Las implicaciones de todo esto para el uso industrial, incluyendo la producción de biocombustibles, son significativas. A partir de tan solo luz solar, dióxido de carbono, y agua, la Prochlorococcus liberaría continuamente vesículas ricas en lípidos, las cuales podrían ser capturadas sin perturbar a las bacterias en crecimiento. Sería un enfoque mucho más productivo que los tradicionales, en los cuales se extraen lípidos directamente de las algas, en un proceso que requiere destruir un lote de células y comenzar con uno nuevo. Con la Prochlorococcus, el proceso sería de cultivo ininterrumpido.

La línea de investigación y desarrollo en la que trabaja el equipo de Chisholm y Steven Biller no va encaminada expresamente a crear una tecnología que permita recolectar las citadas vesículas en viveros de Prochlorococcus, ya que esas vesículas no son del tipo óptimo para fabricar biocombustibles. Pero debido a la sencillez de su genoma, es un buen modelo para hurgar en él y aprender a manejar los mecanismos que regulan la formación y emisión de vesículas y determinan su contenido. Una vez que los científicos conozcan bien cómo funciona, ese mecanismo podría llegar a ser usado en organismos más robustos y de rápido crecimiento, y se podría manipular el contenido de las vesículas.

UTILIZAN MICROALGAS DE AGUA DULCE PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL DE FORMA MÁS EFICIENTE Y ECONÓMICA

La empresa biotecnológica Bioamin, en México, trabaja un proyecto para la obtención de biodiesel a partir de microalgas de agua dulce, que a diferencia de otras materias primas reduce costos de producción, es más eficiente energéticamente y genera menos efectos nocivos para el medio ambiente.

La gerente de investigación de Bioamin y especialista en química Yolanda Sánchez Salazar, explicó que para extraer el biodiesel, primero se someten las microalgas a un método de ultrasonido para provocar una reacción que rompa sus capas celulares y se libere el aceite que contiene ácidos grasos.

Una vez obtenido el aceite con los ácidos grasos se procede al método de transesterificación, que consiste en calentar el aceite hasta llegar a una temperatura de 70 grados centígrados, en ese momento se debe agregar una cantidad determinada de metanol o etanol, para obtener el biodiesel y la glicerina. Posteriormente, se realiza una decantación para separar estas dos sustancias, la glicerina obtenida puede tener un uso comercial que reditúe ganancias al proceso.

Con esta técnica se han logrado extraer dos litros de biodiesel por cada 15 kilogramos del cultivo de microalgas. Para comprobar la eficacia del combustible se utilizó en un vehículo y el resultado fue favorable ya que la emisión de contaminantes fue menor, y los emitidos se degradarán en tres meses.

La especialista en procesos químicos de Bioamin, explicó que producir este combustible con microalgas de agua dulce resulta más barato que hacerlo con sus símiles marinas, porque existe un gran volumen y pueden ser extraídas de lagos o ríos con mayor facilidad. De igual modo, dijo, que al no obtener el biodiesel de un cultivo agrícola, (como ocurre con la planta jatrofa), por ejemplo no se genera contaminación con solventes al realizar el proceso de extracción del aceite, y a la vez se reducen los costos.

Las microalgas dulces pertenecen al grupo de microorganismos fotosintéticos simples, condición que permite el rápido crecimiento celular, razón por la cual es más accesible obtener una mayor cantidad.

Debido a que las microalgas sólo requieren de la luz solar para sobrevivir, los químicos idearon adaptar en el laboratorio una especie de invernadero que permitiera almacenar y realizar los medios de cultivo de las microalgas, con el propósito de tener su propia reserva.

La empresa agrícola Bioamin, localizada en Coahuila, ha desarrollado hasta el momento el experimento a nivel laboratorio, y utilizó un fotobiorreactor, donde se depositan 15 kilogramos de medio de cultivo para obtener microalgas o biomasa que generan dos litros de biodiesel.

La gerente de Bioamin comentó que el proyecto es apoyado por el Fondo Mixto del Conacyt- Gobierno de Coahuila, y aún se sigue investigando para poder elevar la escala de producción y en futuro lograr comercializarla. La investigación fue apoyada la Universidad Autónoma de Coahuila con la participación de estudiantes de prácticas tutelares que fueron dirigidos por el químico Juan Genaro Osuna Alarcón.

PROPONEN TRATAR LAS AGUAS CONTAMINADAS CON METALES PESADOS MEDIANTE EL USO DE BIOFILTROS DE ALGAS INMOVILIZADAS

Arsénico, Cadmio y Cobre son algunos de los metales pesados presentes en diversos cuerpos acuíferos, los cuales pueden provenir tanto desde fuentes naturales como de actividades humanas, por ejemplo aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales. Ambas fuentes constituyen un peligro tanto para la salud como para la vida acuática.

Con esta problemática en mente, un equipo de investigadores y académicos del Departamento de Ingeniería Matemática y del Centro Gibmar, del Centro de Biotecnologías UdeC, llevan adelante el proyecto AlgaeFilter: Biofiltro de algas inmovilizadas en matriz polimérica para el tratamiento con alto contenido de metales pesados, iniciativa financiada por Innova Chile, en la que además participan las empresas DCS Engineering Ltda., junto a Pigmentos Naturales S.A.
Para desarrollar esta iniciativa es que se han unido el Departamento de Ingeniería Matemática, con el Dr. Roberto Riquelme, junto al Grupo Interdisciplinario en Biotecnología Marina (Gibmar) del Dr. Cristian Agurto, quienes han aunado esfuerzo y conocimiento interdisciplinario para intentar dar solución a uno de los principales problemas ambientales de la actualidad: el alto contenido de metales pesados presente en el agua y que constituyen un riesgo potencial para la salud humana.
El Dr. Roberto Riquelme, director del proyecto, explicó que el objetivo principal es realizar la modelación, diseño y desarrollo de un sistema automatizado de biofiltración alternativo, con un costo competitivo, utilizando algas inmovilizadas en una matriz polimérica para la remoción de metales pesados, desde aguas cargadas tanto de forma natural como desde actividades industriales. Entre otros aspectos, la idea es también dar cumplimiento a las normativas sanitaria y ambiental (DS90 y DS609) vigentes en Chile, que está dirigida a mejorar la calidad del agua, ya sea para consumo humano como también para biorremediar efluentes líquidos industriales que puedan ser reutilizados.
Para el director alterno del proyecto, el Dr. Cristian Agurto, la iniciativa también suma innovación a la propuesta, que tiene que ver con la selección de algas para la remoción de metales pesados mediante filtros 100% naturales y biodegradables, demostrando así una tecnología escalable y comercialmente viable, además de promover la entrada de este producto a un mercado en crecimiento con amplias oportunidades de desarrollo económico en el país sureño.

CIENTÍFICOS LOGRAN UN GRAN AVANCE PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DE DIMINUTAS ALGAS MARINAS MEDIANTE SU MANIPULACIÓN GENÉTICA

Los investigadores de la Institución Scripps de Oceanografía en la Universidad de California en San Diego han desarrollado un método para mejorar en gran medida la producción de biocombustibles en pequeñas algas marinas.

En la búsqueda por disminuir la dependencia humana sobre el consumo tradicional de combustibles fósiles, y con ello el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y sus efectos perjudiciales sobre el medio ambiente, encontrar combustibles económicamente viables de fuentes biológicas ha sido difícil de alcanzar.

Un obstáculo importante en la investigación de biocombustibles de algas circunda la producción de aceites lipídicos, las moléculas de grasa que almacenan energía que puede ser producida para biocombustible. Una paradoja ha obstaculizado la producción de biocombustibles económicamente eficiente porque las algas producen los aceites deseados principalmente cuando se mueren de hambre. Sin embargo, si se limitan los nutrientes, no crecen bien. Con una dieta robusta las algas crecen bien, pero producen carbohidratos en lugar de los lípidos deseados para biocombustible.

En un avance significativo que elimina el obstáculo, Emily Trentacoste y sus colegas utilizaron una serie de datos de expresión genética (transcriptómica) para enfocarse a una enzima específica dentro de un grupo de algas microscópicas conocidas como diatomeas (Thalassiosira pseudonana). Mediante un "knock-down" por ingeniería metabólica de las enzimas reductoras de grasa, llamadas lipasas, los investigadores fueron capaces de aumentar los lípidos sin comprometer el crecimiento. Las cepas genéticamente alteradas que desarrollaron, dicen los investigadores, podrían ser producidas ampliamente en otras especies.
Emily Trentacoste afirma que estos resultados demuestran que las manipulaciones metabólicas específicas pueden utilizarse para aumentar la acumulación de moléculas relevantes para combustible sin efectos negativos sobre el crecimiento, demostrándose que la ingeniería en esta vía es un enfoque único y práctico para aumentar los rendimientos de lípidos.
Además de reducir el costo de la producción de biocombustibles por el aumento del contenido lipídico, el nuevo método ha llevado a avances en la velocidad de producción de biocombustible a partir de algas debido al proceso de selección eficaz utilizado en el nuevo estudio.
El mantenimiento de altas tasas de crecimiento y la acumulación de alta biomasa es imprescindible para la producción de biocombustibles de algas a grandes escalas económicas, señalan los autores.

AUMENTAN LA PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS VALIOSOS EN CIANOBACTERIAS MEDIANTE LA MANIPULACIÓN GENÉTICA DE SU RELOJ BIOLÓGICO

Engañar el reloj biológico de las algas a permanecer en su franja temporal diurna puede aumentar dramáticamente la cantidad de compuestos valiosos que estas plantas marinas pueden producir cuando se cultivan bajo luz constante.

Esa es la conclusión de un experimento que encontró que cuando se detenían los relojes biológicos de las cianobacterias en su franja temporal diurna, la cantidad producida de varias biomoléculas aumentó hasta en un 700 por ciento en cultivo bajo luz constante.

Carl Johnson, profesor de Ciencias Biológicas en la Universidad de Vanderbilt ,afirma que mediante la manipulación de los genes del reloj biológico de cianobacterias se puede aumentar la producción de biomoléculas de gran valor comercial. En los últimos 10 años, él y sus colaboradores han descubierto la manera de detener los relojes circadianos en la mayoría de las especies de algas y en muchas plantas superiores, por lo que la técnica debe ser de aplicación general.

Parar el reloj biológico podría tener importantes beneficios económicos: Las microalgas se utilizan para una amplia variedad de aplicaciones comerciales que van desde medicamentos contra el cáncer a los cosméticos, bioplásticos, biocombustibles y nutracéuticos. Además, las empresas de biotecnología están actualmente irrumpiendo en establecer biofábricas que utilizan microorganismos para crear una amplia variedad de sustancias que son demasiado difíciles o costosas de sintetizar utilizando métodos químicos convencionales. Muchos de ellos se basan en los microorganismos con relojes biológicos.

En 2004, Johnson fue miembro del equipo que determinó la estructura molecular de una proteína del reloj circadiano por primera vez. El trabajo subsecuente determinó el mecanismo entero del reloj biológico en las cianobacterias, el más simple en la naturaleza. Los investigadores descubrieron que el reloj se componía de tres proteínas: KaiA, KaiB y KaiC. El conocimiento detallado de la estructura del reloj biológico les permitió determinar cómo encender y apagar el reloj. 

En este ultimo estudio, los investigadores descubrieron que dos componentes del reloj, KaiA y KaiC, actúan como interruptores que encienden y apagan los genes diurnos y nocturnos de la célula. Han llamado a esta regulación como "yin-yang ". Cuando KaiA se produce en grandes cantidades y KaiC en cantidades más pequeñas, el 95% de los genes de la célula que son activos durante el día están encendidos , y el 5% de los genes de la célula que funcionan durante la noche están desactivados. Sin embargo, cuando KaiC es aumentada y KaiA disminuida, entonces los genes diurnos se apagan y los genes nocturnos se encienden.

Como resultado de ello, el profesor Johnson piensa que todo lo que se tiene que hacer para bloquear el reloj biológico en su franja temporal diurna es regular genéticamente la expresión del gen KaiA, que es una simple manipulación genética en las cianobacterias.

Para ver qué efectos tiene esta capacidad en la habilidad de las bacterias para producir compuestos comercialmente importantes, los investigadores insertaron un gen de la insulina humana en algunas de las células de cianobacterias, un gen para una proteína fluorescente (luciferasa) en otras células y un gen para la hidrogenasa, una enzima que produce gas de hidrógeno, en otras. Ellos encontraron que las células con los relojes bloqueados producian 200% más de hidrogenasa, 500% más insulina y 700% más de luciferasa cuando se las cultivó bajo luz constante que cuando los genes se insertaron en las células con los relojes biologicos que funcionaban normalmente.

CIENTÍFICOS CULTIVAN ALGAS QUE PRODUCEN NANOCELULOSA PARA BIOCOMBUSTIBLE Y OTROS PRODUCTOS

La celulosa nanocristalina es conocida también como la versión natural y renovable de los nanotubos de carbono debido a su resistencia, la cual es similar a la del Kevlar, además de ser biodegradable, conducir la electricidad y tener más fuerza que el acero.

Aunque hay muy pocas fábricas en el mundo que la elaboren y además hay ciertas dificultades para llegar a producirla a nivel industrial, los últimos descubrimientos sugieren que se puede producir este material en masa usando sólo agua y luz solar.

Pese a lo anterior y que la celulosa sea el polímero orgánico más abundante de la Tierra, son pocos los organismos vivos capaces de sintetizarla y secretar celulosa en su forma original de nanoestructuras de microfibras; o sea, la celulosa nanocristalina.

Científicos de la Universidad de Texas anunciaron un nuevo método en el que utilizan genes de la familia de bacterias que produce el vinagre y así cultivar algas que produzcan nanocelulosa para biocombustibles y otros productos.De acuerdo con la investigación las algas cultivadas son capaces de producir grandes volúmenes de nanocelulosa, moléculas de cadena larga que forman troncos de árboles, ramas, fibras de algodón y además son el componente principal del papel y cartón.

El nuevo material fue mostrado en la National Meeting & Exposition of the American Chemical Society, en donde el doctor Malcolm Brown Jr se mostró optimista sobre este nuevo proceso.

Actualmente, la utilización de cultivos de vegetales comestibles como maíz o caña de azúcar destinados a producir biocombustibles, o el cambio de uso de tierras dedicadas al cultivo de estos vegetales, provoca deforestación y/o desecación de terrenos vírgenes o selváticos, ya que al incrementarse los precios de estos combustibles se financia la tala.

Dentro de otras utilidades de este material, la nanocelulosa puede ser utilizada para crear películas flexibles o chalecos antibalas de poco peso, además de ser tan absorbente que incluso podría utilizarse para limpiar los derrames petroleros.

El doctor Brown, uno de los autores del estudio, dijo que si son capaces de completar los pasos finales, habrán logrado una de las más importantes transformaciones agrícolas,ademas anunció que van a tener plantas que producen nanocelulosa abundante y barata. Puede llegar a ser la materia prima para la producción sostenible de biocombustibles y muchos otros productos. Además de producir nanocelulosa, las algas absorben el dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero relacionados con el calentamiento global.

La fabricación de biocombustibles a partir de algas o el aprovechamiento de la parte no comestible de los vegetales podría proporcionar alternativas más sustentables a los inconvenientes causados por los biocombustibles de primera generación.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON MICROALGAS CONTRARRESTA EL CAMBIO CLIMÁTICO

Las sequías, el deterioro del ecosistema y la pérdida de especies, entre otros daños del cambio climático, han planteado el uso de nuevas soluciones y tecnologías como una necesidad en América Latina, principalmente para la sostenibilidad del agua. Y en esa línea, una de las más innovadoras es el tratamiento de aguas residuales con algas marinas, que contrarresta el cambio climático y que tiene varias ventajas.

Para el experto mexicano Roberto Parra, las microalgas en el tratamiento de aguas residuales permiten la generación de energía, mejorar el tratamiento de lodos y los metabolitos secundarios. Además, disminuyen la calidad de los contaminantes más difíciles de estas aguas, como los nitratos y los fosfatos, que para las microalgas son nutrientes esenciales para su cultivo.

Aunque el uso de las microalgas se remonta a la primera mitad de la década de los ‘50 y pese a que aún se encuentra en estado joven para el tratamiento de agua, ya han obtenido resultados exitosos comprobados por universidades y centros de investigación.

Parra afirma que hace unos dos mil millones de años, fue gracias a estos organismos fotosintéticos que la atmósfera se enriqueció de oxígeno y dio origen a la generación de microorganismos, añadiendo que por cada kilo de biomasa de microalgas producida, se mitigan 1,8 kilogramos de C02 y se producen 1,6 kilogramos de oxígeno.

Por otro lado, al analizar el uso de agua tratada durante el cultivo de microalgas para la producción de biodiésel, se ha evidenciado que ahorraría hasta un 90% de agua y las emisiones de CO2 se verían reducidas considerablemente.

Actualmente existen algunas plantas pilotos que usan las aguas residuales de la industria para el cultivo de algas.

Ese es el caso de la compañía SOLIX, que inició sus operaciones en 2009 al sureste de Colorado, en Estados Unidos. La planta, pionera a nivel mundial, cuenta con aproximadamente 150 mil litros de cultivo de microalgas.

Parra explica que utiliza las aguas residuales generadas durante la producción de metano acumulado en mantos carboníferos y utiliza el CO2 de una planta de lavado de aminas (compuestos químicos orgánicos) adyacente y, de esta manera, la biomasa de microalgas que es producida se usa para extracción de aceite.

MICROALGAS COMO FUENTE DE ENERGÍA PARA EDIFICIOS FUTURISTAS

Ingenieros franceses que trabajan en Nanterre tienen en mente utilizar microalgas para proveer energía a edificios futuristas. Para ello han empleado primero las aguas residuales domésticas en un proceso simple:

Estas aguas residuales son diluidas con el fin de que una serie de microorganismos (microalgas) puedan asimilar la contaminación, es decir, metabolizar los compuestos contaminantes, y así permitir su reproducción. Acto seguido se separan las microalgas, del producto metabólico (aceite). El aceite puede transformarse en carburante para que su energía pueda transformarse en calor o en electricidad, por ejemplo fuente de energía para una lámpara.

Para materializar esa idea, han instalado sobre el tejado de un edificio fotobioreactores fabricados con unos tubos transparentes por los que circula el carburante y que permiten a las microalgas reproducirse a una velocidad excepcional.

El proceso de separación se realiza mediante el empleo de un novedoso sistema electromagnético que permite separar el agua de las algas reemplazando el proceso de centrifugado tradicional que requería una gran cantidad de energía.

El carburante recuperado tiene el mismo valor energético que el carbón. Y el agua reciclada, la misma calidad que el agua de lluvia.

Este sistema de tratamiento de aguas residuales puede producir hasta el 80% de la energía que necesita un edificio, y la mejor noticia es que no contamina, ya que no produce ni un gramo de dióxido de carbono.

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.

OBTIENEN COMPUESTO ANTICANCEROSO A PARTIR DE ALGAS

Biólogos de la Universidad de California (UC San Diego) han logrado obtener un potente compuesto anticanceroso a partir de un alga denominada Chlamydomonas reinhardtii. Los científicos señalan que este complejo es el mismo que utiliza un medicamento muy caro que se comercializa en la actualidad en tratamientos contra el cáncer. 
El hallazgo abre la puerta para producir proteínas de diseño en grandes cantidades a partir de algas de forma mucho más barata que las obtenidas de células de mamífero, por lo tanto el precio del fármaco fabricado se reduciría de manera drástica.

Según uno de los biólogos, Stephen Mayfield, su método puede ser usado para producir sofisticados fármacos para tratar cáncer y otras enfermedades de manera totalmente novedosa, ya que este tipo de fármacos no se pueden producir mediante bacterias porque son incapaces de plegar las proteínas en formas tridimensionales y tampoco se pueden obtener de células de mamíferos porque las toxinas las matarían.

El desarrollo ha utilizado un alga modificada genéticamente para producir una proteína tridimensional con dos dominios, uno de ellos contiene un anticuerpo que se asocia a una célula cancerosa y otro que tiene una toxina que mata a esa célula, usando un procedimiento mucho más simplificado que el que efectúan las compañías farmacéuticas en la actualidad. 

El avance es la culminación de siete años de trabajo en laboratorio para demostrar que la Chlamydomonas reinhardtii, un alga verde usada ampliamente en biología como modelo genético, puede producir un amplio rango de proteínas terapéuticas en mayor cantidad y de forma más económica que usando bacterias o células de mamífero. 

Mayfield y sus colegas lograron su primer éxito hace cinco años cuando demostraron que podían producir una proteína de suero amiloide de mamífero a partir de algas. Al año siguiente lograron obtener una proteína de anticuerpo humano y en 2010 demostraron que proteínas terapéuticas más complejas como los fármacos de factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), utilizadas para tratar pacientes que sufren enfisema pulmonar, pueden ser producidos también a base de algas. 

En mayo de este año el grupo de Mayfield, en colaboración con un equipo liderado por Joseph Vinetz de la UC San Diego's School of Medicine, obtuvo una proteína con potencial de ser usada como vacuna contra la malaria en el futuro a partir de algas.

POSIBLE USO PARA LA OBTENCIÓN DE BIOCONBUSTIBLES DE ALGAS CAPACES DE EXTRAER ENERGÍA DE OTRAS PLANTAS

Se ha descubierto que el alga verde Chlamydomonas reinhardtii, no sólo es capaz de nutrirse a partir de la fotosíntesis, sino que también obtiene energía de una fuente alternativa: otras plantas. Este hallazgo podría también tener un gran impacto sobre el futuro de la bioenergía.

Hasta ahora, se creía que sólo gusanos, bacterias y hongos eran capaces de digerir la celulosa vegetal y utilizarla como fuente de carbono para su crecimiento y supervivencia. Las plantas, por su parte, se valen de la fotosíntesis, por lo que requieren luz, así como dióxido de carbono y agua.

En una serie de experimentos, el equipo de Olaf Kruse, de la Universidad de Bielefeld, en Alemania, cultivó la especie microscópica de alga verde Chlamydomonas reinhardtii en un ambiente con dióxido de carbono limitado y observó que ante tal escasez, esta alga unicelular puede obtener energía a partir de la celulosa vegetal vecina. El alga secreta enzimas que "digieren" la celulosa, descomponiéndola en azúcares simples que pueden ser transportados al interior de las células y transformados en una fuente de energía. Como resultado final, el alga puede seguir creciendo.

Ésta es la primera vez que tal conducta es confirmada en un organismo vegetal, pues digerir de ese modo la celulosa contradice lo asumido durante mucho tiempo por la comunidad científica.

Actualmente, los científicos estudian si este mecanismo se encuentra en otros tipos de algas. Los resultados preliminares indican que sí.

En el futuro, esta propiedad hasta ahora desconocida de las algas también podría ser de interés para la producción de bioenergía. Degradar biológicamente la celulosa vegetal es uno de los pasos más importantes en los métodos de elaboración de biocombustibles bajo desarrollo o perfeccionamiento en este campo. Aunque a raíz de actividades como la agrícola hay disponibles grandes cantidades de residuos que contienen celulosa, las vías de transformación distan aún mucho de ser las óptimas.

En la actualidad, las enzimas necesarias para descomponer y procesar la celulosa (a las que se denomina celulasas) se extraen de hongos que, a su vez, requieren materia orgánica para crecer. Si en el futuro se puede obtener de algas las celulasas necesarias para una elaboración óptima de biocombustibles, no sería necesaria la materia orgánica destinada a nutrir a los hongos.

MODIFICAN GENÉTICAMENTE UNA ALGA PARA PRODUCIR BIODIÉSEL

Investigadores de la Universidad de Almería (UAL) desarrollan un método de modificación genética para conseguir la transformación de algas, la microalga Scenedesmus almeriensis, para producir biodiésel.

El proyecto pretende introducir en esta alga genes que aumenten la producción del aceite a partir del cual se fabrica biodiésel, ha informado la Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación (OTRI) de la Universidad de Almería (UAL) en un comunicado.

Este microorganismo, que presenta un elevado contenido encarotenoides, fue descubierto en el 2005 de forma casual por un grupo de científicos de la UAL y la estación Experimental de Cajamar de "Las Palmerillas" durante un proyecto de investigación sobre producción de microalgas en biorreactores.

Además de la alta presencia de carotenoides, especialmente luteína, la Scenedesmus almeriensis tiene una importante resistencia a condiciones extremas (soporta temperaturas superiores a 37 grados), ritmo de crecimiento alto y gran productividad por hectárea.

Estas características han permitido la realización de un estudio financiado por la convocatoria de excelencia de la Junta de Andalucía, que ha utilizado la bacteria Agrobacterium tumefaciens para modificar genéticamente la microalga, con un resultado positivo cercano al 70% en las muestras obtenidas.

No se trata de ensayos de laboratorio a pequeña escala donde todo está controlado, sino que se trata de reproducir el alga a gran escala (miles de litros) bajo condiciones variables como la luz solar natural o temperatura según la climatología.

Esto supone la posibilidad de generar cientos de clones de microalgas en los que poder introducir genes que incrementen la producción de aceite.

BIODIESEL DERIVADO DE ALGAS, LEVADURAS Y BACTERIAS

El biodiésel derivado de microbios oleaginosos (microalgas, levaduras y bacterias) puede desplazar muy bien al éter de diésel de petróleo y al biodiésel producido a partir de aceites vegetales, de acuerdo con un nuevo estudio realizado por un equipo de la Universidad del Estado de Utah, Estados Unidos.

Los investigadores, que publicaron sus resultados en un artículo publicado en la revista ACS Energy & Fuels, examinaron las propiedades, el rendimiento de los motores y las emisiones de biodiésel producido a partir de la microalga Chaetoceros gracilis, la levadura Cryptococcus curvatus, y las bacterias Rhodococcus opacus.

Existe un fuerte interés en el potencial del biodiésel producido a partir de aceites derivados de microbios debido al posible uso de agua contaminada, la diversidad de aceites que se pueden producir, el uso de tierras marginales, y el potencial para rendimientos más altos del petróleo. 
Se conocen tres grupos diferentes de microbios que producen aceites neutros: algunas microalgas, bacterias y levaduras. Se seleccionó un representante de cada uno de estos tres grupos, se produjo biodiésel y se caracterizaron las propiedades de los combustibles en comparación con el biodiésel producido a partir de aceites vegetales. Los aceites de origen vegetal comúnmente usados para producir biodiésel (por ejemplo, soja, canola y girasol) son similares entre sí en términos de composición de los ácidos grasos, y contienen principalmente ácidos grasos C16 y C18 con diversos grados de insaturación.

Cada una de las fuentes microbianas de aceite elegida para este estudio difiere de una u otra forma del aceite de soja, un material de alimentación común para la producción de biodiésel.

El equipo determinó las principales propiedades físicas de cada biodiésel y las comparó con el biodiésel comercial de soja. A continuación, cada combustible se utilizó para operar un motor de dos cilindros diésel de inyección indirecta unido a un dinamómetro de corriente de Foucault.

Se encontró que las propiedades físicas seleccionadas de los tres combustibles microbianos fueron compatibles con las del biodiésel de soja y están dentro de la especificación D6751 de la Asociación Americana de Pruebas de Materiales (ASTM - American Society for Testing and Materials).

En las pruebas de motor, el diésel número 2 arrojó el resultado de mayor potencia (8,5 hp) de todos los combustibles. El biodiésel de soja registró una salida de potencia de 8,2 hp, el 96,5% del valor obtenido por el diésel número 2. De los combustibles microbianos probados, el biodiésel bacteriano tuvo la salida de potencia más baja, de 7,8 hp, y produjo el 92% y el 95% de la potencia obtenida con el diésel número 2 y el biodiésel de soja, respectivamente.

La potencia de salida del motor operado con levaduras y microalgas biodiésel fue similar para cada combustible, y alcanzó el 93% y el 96% de las salidas para el diésel número 2 y biodiésel de soja, respectivamente.

Las emisiones de hidrocarburos y dióxido de carbono se redujeron en todos los niveles del diésel número 2 para todos los combustibles microbianos y de biodiésel de soja. Mientras que las emisiones de óxido de nitrógeno fueron relativamente elevadas en relación con diésel 2 en la levadura, las bacterias y los combustibles de biodiésel de soja, encontraron que el combustible biodiésel de microalgas generó emisiones de óxido de nitrógeno significativamente más bajas.

Los investigadores sugieren que la baja prevalencia de ácidos grasos poliinsaturados y el predominio de ácidos grasos de cadena más corta presentes en el aceite de la microalga Chaetoceros gracilis, probablemente contribuye a sus bajas emisiones de óxido de nitrógeno.
Por lo visto, nuevas fuentes de energía son encontradas para reemplazar el escaso combustible fósil usado en la actualidad, lo bueno de todas estas fuentes energéticas es que poseen rendimientos muy similares a los alcanzados con los combustibles derivados del petroleo y sobre todo sin contaminar el ambiente.

UTILIZAN ALGAS DE AGUA DULCE PARA CREAR UNA BIOLÁMPARA QUE SE ENCIENDE POR SI SOLA

Es bien sabido que gran cantidad de especies, sobre todo marinas, generan luz, entre ellas, bacterias, hongos, gusanos, moluscos, crustáceos, insectos, equinodermos y peces.
Algunas algas también pueden hacerlo, como la Synechocystis PCC 6803, escogida por un grupo de estudiantes para crear Luxilla, una lámpara que funciona sin necesidad de electricidad y que emite luz sólo por la noche. La lámpara se recarga con la fotosíntesis natural de la planta, es decir, en el día recibe la luz solar y produce el sustrato necesario para brillar la noche siguiente.

El grupo liderado por Bernardo Pollak en Chile recolectó las algas desde un lago, y con el proyecto participaron en el mundial de Biología Sintética y hoy trabajan en desarrollar la producción para que el sistema sea autónomo, además de evaluar cuánta luz puede emitir el sistema para ver cómo optimizar y aumentar esa característica.

La bioluminiscencia depende de la producción de unas proteínas que generan la reacción química que produce luz (fotones) como subproducto. Genes fueron introducidos a las algas y acoplados a su propio ciclo circadiano, de manera que la bioluminiscencia se produzca sólo después del ocaso y la lámpara se prenda sola.

Como se trata de algas, sólo requieren luz para alimentarse, a diferencia de otros proyectos creados con anterioridad, donde se utilizaban bacterias que necesitaban metano para vivir. Otra característica que la diferencia es que no sólo está pensada como un prototipo o como pieza de diseño, sino que la imaginan incluso en pasillos y aceras. 

La propuesta pretende generar iluminación pasiva para sectores que no requieren de alta luminosidad, aunque siempre cabe la posibilidad de que sea ornamental, dado que en sí la bioluminiscencia es un fenómeno visualmente llamativo e intrigante.