Por mas de una decada, Las empresas han prometido un futuro de combustible renovable a partir de algas. Los inversores interesados ​​en alejar al mundo de los combustibles fósiles han contribuido con cientos de millones de dólares al esfuerzo, y con razón. Las algas se replican rápidamente, requiriendo poco más que agua y luz solar para acumularse en cantidades masivas, que luego convierten el CO atmosférico ₂ en lípidos (aceites) que se pueden cosechar y procesar fácilmente en biodiesel.

A pesar de las manifestaciones de alto perfil, las promesas se han quedado cortas, y las empresas emergentes han revisado los modelos comerciales para incluir la producción de lípidos especiales, como los que se utilizan en cosméticos y jabones. Sin embargo, persiste el sueño de producir energía renovable a escala comercial, a medida que surgen nuevas tecnologías que finalmente podrían conducir a los biocombustibles de algas hacia un nicho competitivo en el mercado.

Una de las muchas mejoras necesarias para la producción sostenible de biocombustible de algas es el desarrollo de mejores algas. Esta semana, investigadores del Instituto Boyce Thompson y la Universidad Texas A&M informan en Planta directa nueva y emocionante tecnología que puede revolucionar la búsqueda de la cepa de algas perfecta:biorreactores de gotas de algas en un chip.

Una sola célula de algas es capturada en una pequeña gota de agua encapsulada por aceite (imagina las pequeñas gotas que se forman cuando mezclas aceite vegetal con agua) y luego millones de gotas de algas se aprietan en un chip del tamaño de una moneda de veinticinco centavos. Cada gota es un micro-biorreactor, un entorno altamente controlado en el que las células de las algas pueden crecer y replicarse durante varios días, formando una colonia genéticamente homogénea que pasa por sus reacciones biológicas típicas, incluida la producción de lípidos.

"Este es el primer microsistema que permite tanto el análisis del contenido de lípidos como la medición de la tasa de crecimiento con un alto rendimiento, mientras que el trabajo anterior solo podía hacer uno u otro, "comentó el ingeniero y autor principal, Arum Han de la Universidad Texas A&M.

Los científicos se apresuran a identificar una cepa de súper algas que pueda reproducirse más rápido y producir más lípidos por célula. Este verano, ExxonMobil anunció el descubrimiento de una cepa con una única modificación genética que permite el doble de producción de lípidos por célula. Pero este es solo un paso en la dirección correcta, ya que miles de genes tienen potencial para mejorar aún más ambos rasgos.

Con las tecnologías de edición de genes actuales, modificar los genes de las algas puede ser relativamente sencillo; sin embargo, identificar qué genes apuntar requiere mucho tiempo y es costoso. Exponer un cultivo de algas a un mutágeno produce millones de Células de algas potencialmente mejoradas que deben probarse para la expresión de un rasgo deseado, como el aumento de la producción de lípidos. Luego, los genes mutados pueden identificarse mediante la secuenciación del genoma completo.

"Lo importante es desarrollar una herramienta que pueda filtrar millones de células en un marco de tiempo mucho más corto y en un espacio más pequeño. En un chip que alberga millones de gotas de células, cada gota es como un matraz o un biorreactor, y así es como podemos obtener resultados más rápido con solo un pequeño chip, "explicó el autor y postdoctorado de BTI, Shih-Chi Hsu.

Los investigadores primero validaron el sistema de chips con algas que se sabe que crecen más rápido o más lento. o producir más o menos lípidos. Luego examinaron 200, 000 células mutadas químicamente, identificando seis mutantes con un crecimiento más rápido y un mayor contenido de lípidos. La proyección hecho en chip, utiliza detección de fluorescencia de clorofila, que representa la masa celular total, y BODIPY, una molécula fluorescente que se une a los lípidos. Todos los mutantes con potencial para mejorar el crecimiento o la producción de lípidos se recuperaron y verificaron fuera del chip.

Si bien los resultados de este estudio son prometedores, 200, 000 sigue siendo un número bajo de mutantes en comparación con lo que se necesita para encontrar esa super cepa de algas. "Las variantes más extraordinarias se encontrarán en una entre un millón, o diez millones, por lo que el rendimiento debe acelerarse, "explicó el biólogo senior y presidente de BTI, David Stern.

Emocionantemente las herramientas para mejorar el rendimiento ya están en desarrollo, incluidos chips más grandes que pueden filtrar millones de gotas en un experimento. "Estas tecnologías de alto rendimiento pueden acelerar rápidamente el proceso de desarrollo para obtener cepas que sean más eficientes para su uso en la producción de biocombustibles, "Han remarcó.

Con el descubrimiento y desarrollo de cepas de algas mucho más eficientes, La producción a escala comercial de biocombustible a partir de algas puede finalmente ser una promesa realista.