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miércoles, 21 de mayo de 2008

Biocombustibles: The Next Generation



A estas alturas más de uno se ha caído del guindo y ha visto que los "biocombustibles" no son la panacea universal para los males energéticos del mundo. Hace unos años había más de un reportaje o artículo alabando la producción de los mismos como un modo de independizar a las economías nacionales de los derivados del petróleo. Sin embargo se ha comenzado a ver el otro lado de la moneda. Cuando se habla de Biocombustibles generalmente nos estamos refiriendo a etanol producido a partir de la fermentación por levaduras (bioetanol). Y las levaduras crecen maravillosamente bien en fuentes de carbono ricas en hidratos de carbono como los cereales o la caña de azúcar. Es decir, un vegetal que puede ser usado para alimentar también puede ser usado para producir etanol.


Esquema simple del proceso de producción de bioetanol.


Y aquí entra en juego la Ley de la Oferta y la Demanda. Si uno es agricultor y una industria de biocombustibles le ofrece más por su cosecha que una industria alimentaria, lo más seguro es que se la venda a la primera. Eso hace disminuir la oferta en alimentos y por tanto encarece el precio de los mismos. Dejando aparte otras consideraciones que influyen en el precio final de los alimentos lo que cada vez parece más claro es que no es una buena idea transformarlos en biocombustibles.

Por eso hay grupos que están investigando nuevas alternativas. Es lo que se conoce como Biocombustibles de segunda generación. Fundamentalmente consiste en producirlos pero a partir de otras fuentes de carbono biológicas distintas de los alimentos. Y en ese campo uno de los microorganismos que está siendo estudiado es el hongo Trichoderma reesei, cuyo genoma ha sido recientemente secuenciado.




Trichoderma reesei

La historia del hongo es bastante curiosa. Fue aislado durante la Segunda Guerra Mundial en el teatro del Pacífico y su nombre es en honor del Dr. Elwyn T. Reese que fue uno de los que lo aisló. Resulta que los norteamericanos se encontraron con que una gran parte del material fabricado con fibras de algodón: -ropa, cuerdas, tiendas de campaña -, sufría una rápida descomposición. Ni cortos ni perezosos, el ejército norteamericano montó el Tropical Deterioration Research Laboratory para estudiar dicha descomposición y poner remedio. Reese y su equipo encontraron diversos microorganismos celulolíticos y uno de ellos se trataba de este hongo.

Se considera que T. reesei es el microorganismo más eficiente en la producción de celulasas. Estas enzimas son capaces de descomponer la celulosa, uno de los polímeros más resistentes que hay en la naturaleza, en sus monosacáridos constituyentes. Es decir, con T. reesei se podría transformar restos vegetales en azúcares simples que podrían a su vez ser fermentados por las levaduras para producir bioetanol. Simplificando mucho, en un proceso de producción de biocombustibles de primera generación se utiliza el grano de maíz para producir bioetanol y el resto de la planta se desecha. En un proceso de segunda generación utilizaríamos la planta de maíz para producir el bioetanol y los granos para la alimentación.


Si tenemos en cuenta que el hongo fue aislado en 1943, ¿Por qué no se ha puesto a punto este proceso después de 60 años? Por una razón de economía. En el proceso de producción de bioetanol a partir de un cereal como el maíz, uno de los pasos es transformar el almidón del grano en glucosa. Esa despolimerización se consigue gracias a la adición de amilasas. Y esa enzima es mucho más barata que las celulasas, hemicelulasas y pectinasas que descomponen los restos vegetales. Una forma de bajar el precio de las celulasas es precisamente producir más de esas enzimas. Y ahí es donde está la importancia del trabajo de secuenciación del genoma de T. reesei. El objetivo es intentar manipular los genes que intervienen en la síntesis de estas enzimas para conseguir llegar a una producción de 50 g/l del cóctel de enzimas.








Figura realizada en base a las imágenes de esta página

Lo que se han encontrado los grupos que han llevado a cabo la secuenciación es que T. reesei tiene muy pocos genes que codifiquen para dichas enzimas. Eso ha sido una sorpresa, pues se esperaba que su gran capacidad degradativa podría explicarse en base a una gran diversidad enzimática. Al parecer, el hongo produce mucho pero con poca variedad. Los siguientes pasos van ir en dos direcciones. Por un lado identificar las señales que regulan la expresión de dichos genes para así intentar aumentar dicha expresión. Por otro, manipularlos o incluso sustituirlos por genes de otras celulasas mucho más eficientes que las que se encuentran en T. reesei.

No es la solución, pero es un paso más.

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Audio en "El podcast del microbio"