1, 3-butadieno producido a partir de bacterias. Crédito:Yokohama Rubber
La futura huella medioambiental de la industria de los neumáticos podría reducirse sustancialmente gracias a una nueva forma ecológica encontrada por cuatro investigadores de RIKEN que aprovecha las bacterias para fabricar un producto químico utilizado en el caucho sintético.
Cada año, fábricas de todo el mundo producen más de 12 millones de toneladas métricas de la sustancia química orgánica 1, 3-butadieno, que se utiliza en neumáticos, adhesivos, selladores y otros productos de plástico y caucho. Lo producen mediante un proceso intensivo en energía que se basa en el petróleo, que contribuye al cambio climático.
Los científicos han intentado durante muchos años crear 1, 3-butadieno a partir de materiales de partida más ecológicos mediante el uso de microbios especialmente diseñados. Pero nadie había logrado transformar un azúcar simple como la glucosa en un producto químico en un solo paso.
Ahora, mediante la ingeniería de bacterias para convertir la glucosa en 1, 3-butadieno, Yutaro Mori y sus tres compañeros de trabajo, todo en el Centro RIKEN para la ciencia de los recursos sostenibles, han ideado un enfoque sostenible para la producción de caucho y plástico.
"Construimos una nueva vía metabólica artificial y producimos 1, 3-butadieno directamente de una fuente renovable:glucosa, "dice Mori.
El equipo de RIKEN logró este objetivo tan buscado al centrarse en dos partes del proceso de biofabricación. Primero diseñaron una enzima bacteriana que podría convertir un compuesto biológico que se puede desarrollar a partir de glucosa en 1, 3-butadieno (Fig. 1). Luego, los investigadores modificaron una cepa de la bacteria Escherichia coli para usar esta enzima y producir la sustancia química. Desde 1, El 3-butadieno es un gas a temperatura ambiente, se puede capturar fácilmente a medida que las bacterias continúan dividiéndose y creciendo.
Investigadores del Centro RIKEN para la Ciencia de los Recursos Sostenibles han diseñado microbios para convertir el azúcar en una sustancia química que se encuentra en el caucho sintético. Crédito:Centro RIKEN para la ciencia de los recursos sostenibles
La técnica aún tiene un pequeño camino por recorrer antes de que esté lista para el horario estelar industrial. El equipo de RIKEN logró sintetizar solo unos 2 gramos de 1, 3-butadieno por litro de infusión microbiana. Se necesitarán cantidades mucho mayores para que el método sea competitivo en costos con la producción a base de petróleo.
Pero con algo de ingeniería y optimización adicionales, Mori cree que su equipo lo logrará. Ahora están modificando aún más las vías metabólicas de la bacteria y mejorando la eficiencia de la enzima. En colaboración con las empresas Yokohama Rubber y Zeon Corporation, el equipo de RIKEN también está ampliando el protocolo para que funcione con mayores volúmenes de microbios.
Los investigadores también están explorando formas de aprovechar el poder de los microbios para producir otras sustancias químicas a partir de recursos renovables. "Después de realizar investigaciones adicionales sobre ingeniería enzimática e ingeniería metabólica, Espero que podamos hacer una contribución sustancial a la realización de una sociedad con bajas emisiones de carbono y una bioeconomía sostenible en un futuro no muy lejano. "dice Mori.
