Los biocombustibles obtenidos a partir de biomasa son cada vez más importantes. Aparte del biometano, sin embargo, no se pueden producir de manera eficiente, de forma económica y sostenible, ya que la complejidad y los costes tecnológicos actuales siguen siendo demasiado elevados. En parte, la culpa es de la celulosa, un polisacárido y constituyente vegetal que no es soluble en agua y, por tanto, difícil de procesar.

Típicamente, Las biorrefinerías utilizan una mezcla de enzimas hidrolíticamente activas que utilizan moléculas de agua para descomponer el material vegetal, como sucede en los procesos de degradación natural. Recientemente, Se descubrieron enzimas oxidativas que utilizan oxígeno y trabajan junto con enzimas hidrolíticas para descomponer la celulosa de manera más eficiente. Pero, ¿cómo funcionan exactamente estas enzimas oxidativas, también conocidas como LPMO (polisacárido monooxigenasas líticas)? no se conocía. En esta etapa, los científicos de Graz se pusieron manos a la obra.

Usando microscopía de fuerza atómica, los investigadores pudieron observar enzimas trabajando en la superficie de las partículas de celulosa por primera vez y proporcionar evidencia directa de su actividad. Desde hace varios años, el Instituto de Biotecnología e Ingeniería Bioquímica ha estado trabajando en estrecha colaboración con el Centro de Microscopía Electrónica de Graz.

Para el estudio actualmente publicado en Comunicaciones de la naturaleza , la enzima hidrolíticamente activa Trichoderma reesei CBH I, que se conoce desde hace mucho tiempo, se observó en un primer paso. La enzima se adsorbe en la superficie de una partícula, se mueve a lo largo de una cadena de polisacáridos y, paso a paso, escinde cada vez más partes pequeñas. En un paso más, Se ha observado cómo cambia el comportamiento de las enzimas cuando se añaden LPMO a la mezcla. Y aquí los investigadores pudieron establecer tanto que los LPMO generaron más sitios de unión en la superficie para las enzimas hidrolíticamente activas, y que la dinámica enzimática en la superficie aumentó considerablemente.

Este estudio contribuirá a una mejor comprensión de estos procesos a nivel de investigación básica, y en un paso más facilitará la producción de biocombustibles. Generalmente, en química nos enfocamos en productos solubles, que se puede medir fácilmente, para profundizar la comprensión de una reacción. Sin embargo, para una reacción que tiene lugar sobre una superficie sólida, tal enfoque no es factible. Queríamos observar y documentar el paso anterior a eso, es decir, el proceso de descomposición de la celulosa, "dice Manuel Eibinger, autor principal del estudio en el Instituto de Biotecnología e Ingeniería Bioquímica.

Bernd Nidetzky, director del Instituto de Biotecnología e Ingeniería Bioquímica de TU Graz:"Me viene a la mente el dicho 'una imagen vale más que mil palabras'. En este estudio queríamos documentar los procesos a medida que ocurren en el tiempo. Y esto es lo que logramos hacer."