Los científicos han descubierto un forma más eficiente de realizar una reacción química en el corazón de muchos procesos biológicos, lo que puede conducir a mejores formas de crear biocombustibles a partir de plantas.

Los científicos de todo el mundo han intentado durante años crear biocombustibles y otros bioproductos de forma más barata; este estudio, publicado hoy en la revista Informes científicos , sugiere que es posible hacerlo.

"El proceso de conversión del azúcar en alcohol tiene que ser muy eficiente si se quiere que el producto final sea competitivo con los combustibles fósiles, "dijo Venkat Gopalan, autor principal del artículo y profesor de química y bioquímica en la Universidad Estatal de Ohio. "El proceso de cómo hacerlo está bien establecido, pero el costo lo hace no competitivo, incluso con importantes subsidios gubernamentales. Es probable que este nuevo desarrollo ayude a reducir el costo ".

En el corazón de su descubrimiento:un método menos costoso y más simple para crear las 'moléculas auxiliares' que permiten que el carbono de las células se convierta en energía. Esas moléculas auxiliares (que los químicos llaman cofactores) son el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH) y su derivado (NADPH). Se sabe desde hace mucho tiempo que estos cofactores en sus formas reducidas son una parte clave para convertir el azúcar de las plantas en butanol o etanol para combustibles. Ambos cofactores también juegan un papel importante en la desaceleración del metabolismo de las células cancerosas y han sido un objetivo de tratamiento para algunos cánceres.

Pero NADH y NADPH son costosos.

"Si puede reducir el costo de producción a la mitad, que haría de los biocombustibles un aditivo muy atractivo para fabricar combustibles flexibles con gasolina, "dijo Vish Subramaniam, autor principal del artículo y profesor de ingeniería recientemente jubilado en el estado de Ohio. "El butanol a menudo no se usa como aditivo porque no es barato. Pero si pudiera hacerlo barato, de repente, el cálculo cambiaría. Podría reducir el costo del butanol a la mitad, porque el costo está ligado al uso de este cofactor ".

Para crear estos cofactores reducidos en el laboratorio, los investigadores construyeron un electrodo colocando capas de níquel y cobre, dos elementos económicos. Ese electrodo les permitió recrear NADH y NADPH a partir de sus correspondientes formas oxidadas. En el laboratorio, los investigadores pudieron utilizar NADPH como cofactor en la producción de un alcohol a partir de otra molécula, una prueba que hicieron intencionalmente para demostrar que ¬el electrodo que construyeron podría ayudar a convertir la biomasa (células vegetales) en biocombustibles. Este trabajo fue realizado por Jonathan Kadowaki y Travis Jones, dos estudiantes graduados de ingeniería mecánica y aeroespacial en el laboratorio de Subramaniam, y Anindita Sengupta, investigador postdoctoral en el laboratorio de Gopalan.

Pero debido a que NADH y NADPH están en el corazón de tantos procesos de conversión de energía dentro de las células, este descubrimiento podría ayudar a otras aplicaciones sintéticas.

El trabajo anterior de Subramaniam mostró que los campos electromagnéticos pueden retrasar la propagación de algunos cánceres de mama. Se retiró del estado de Ohio el 31 de diciembre.

Este hallazgo está conectado, dijo:Los científicos podrían controlar de manera más fácil y asequible el flujo de electrones en algunas células cancerosas, potencialmente ralentizando su crecimiento y capacidad de hacer metástasis.

Subramaniam también ha pasado gran parte de su carrera científica posterior explorando si los científicos podrían crear una planta sintética, algo que usaría la energía del sol para convertir dióxido de carbono en oxígeno. En una escala suficientemente grande, el pensó, tal creación podría reducir potencialmente la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera y ayudar a abordar el cambio climático.

"Siempre me ha interesado la cuestión de '¿Podemos hacer una planta sintética? ¿Podemos hacer algo que pueda resolver este problema de calentamiento global con dióxido de carbono? '", Dijo Subramaniam." Si no es práctico hacerlo con plantas porque seguimos destruyéndolas a través de la deforestación, ¿Hay otras formas inorgánicas de hacer esto? "

Este descubrimiento podría ser un paso hacia ese objetivo:las plantas usan NADPH para convertir el dióxido de carbono en azúcares, que eventualmente se convierten en oxígeno a través de la fotosíntesis. Hacer que NADPH sea más accesible y asequible podría hacer posible producir una reacción de fotosíntesis artificial.

Pero su aplicación más probable e inmediata es la de los biocombustibles.

Que los investigadores se reunieran para esta investigación científica era poco común:los bioquímicos y los ingenieros no suelen realizar investigaciones de laboratorio conjuntas.

Gopalan y Subramaniam se conocieron en una sesión de intercambio de ideas organizada por el Centro de Ciencias Aplicadas de las Plantas (CAPS) del estado de Ohio, donde se les dijo que pensaran en "grandes ideas del cielo" que podrían ayudar a resolver algunos de los mayores problemas de la sociedad. Subramaniam le contó a Gopalan sobre su trabajo con electrodos y células, "y lo siguiente que supimos, estábamos discutiendo este proyecto, ", Dijo Gopalan." Ciertamente no hubiéramos hablado entre nosotros si no fuera por el taller CAPS ".