Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Berkeley Lab del Departamento de Energía de EE. UU. Han diseñado una cepa de bacterias que permite un método de "un recipiente" para producir biocombustibles avanzados a partir de una suspensión de material vegetal pretratado.
El Escherichia coli E. coli es capaz de tolerar la sal líquida utilizada para separar la biomasa vegetal en polímeros azucarados.Debido a que el solvente de sal, conocido como líquidos iónicos, interfiere con las etapas posteriores en la producción de biocombustibles, debe eliminarse antes de continuar, un proceso que requiere tiempo y dinero.El desarrollo de bacterias tolerantes a líquidos iónicos elimina la necesidad de eliminar el líquido iónico residual.
El logro, descrito en un estudio que se publicará el martes 10 de mayo en la revista Química verde , es un paso crítico para hacer de los biocombustibles un competidor viable para los combustibles fósiles porque ayuda a racionalizar el proceso de producción.
"Poder reunir todo en un punto, alejarse, regresar y luego obtener su combustible, es un paso necesario para avanzar con una economía de biocombustibles", dijo la investigadora principal del estudio, Aindrila Mukhopadhyay, vicepresidenta de CombustiblesDivisión de Síntesis en el Joint BioEnergy Institute JBEI, un DOE Bioenergy Research Center en Berkeley Lab. "The E. coli lo que hemos desarrollado nos acerca a ese objetivo. Es como un chasis sobre el que construimos otras cosas, como el chasis de un automóvil. Se puede usar para integrar múltiples tecnologías recientes para convertir una fuente de carbono renovable como switchgrass aun combustible para aviones avanzado "
Desglosando el proceso de producción de biocombustibles
Los pasos básicos de la producción de biocombustibles comienzan con la deconstrucción o desmontaje de la celulosa, la hemicelulosa y la lignina que se unen en la estructura compleja de la planta. Luego se agregan enzimas para liberar los azúcares de esa pegajosa mezcla de celulosa y hemicelulosa, unpaso llamado sacarificación. Las bacterias pueden tomar ese azúcar y producir el biocombustible deseado. Los múltiples pasos se realizan en macetas separadas.
Los investigadores de JBEI fueron pioneros en el uso de líquidos iónicos, sales que son líquidas a temperatura ambiente, para abordar la deconstrucción del material vegetal debido a la eficiencia con la que funciona el solvente. Pero lo que hace que los líquidos iónicos sean excelentes para la deconstrucción también lo hace dañino paralas enzimas y bacterias aguas abajo utilizadas en la producción de biocombustibles.
Estudios anteriores han encontrado formas de abordar estos desafíos. En 2012, los investigadores de JBEI, incluido Blake Simmons, coautor de este nuevo estudio, descubrieron un conjunto de enzimas de sacarificación que eran tolerantes a los líquidos iónicos.
Marijke Frederix, primer autor de este estudio reciente e investigador postdoctoral en el laboratorio de Mukhopadhyay, estableció que una mutación de aminoácidos en el gen rcdA, que ayuda a regular varios genes, conduce a una E. coli cepa que es altamente tolerante a los líquidos iónicos, proporcionando una pieza importante para el rompecabezas. Usaron esta cepa como base para construir sobre el trabajo anterior, incluidas las enzimas tolerantes a líquidos iónicos y avanzar máslínea de acabado de biocombustible de una olla.
Poniendo las piezas juntas
Procedieron a probar el E. coli cepa utilizando switchgrass pretratado con líquido iónico proporcionado por la Unidad de Demostración de Procesos de Biocombustibles y Bioproductos Avanzados ABPDU del DOE, una instalación de biocombustibles en Berkeley Lab lanzada en 2011 para acelerar la comercialización de biocombustibles.
"Armado con la variante rcdA, pudimos diseñar una variedad de E. coli eso no solo podía tolerar líquidos iónicos, sino que también podía producir enzimas tolerantes a líquidos iónicos que mastican la celulosa, producen azúcares, la comen y producen biocombustibles ", dijo Frederix". E. coli sigue siendo el caballo de batalla huésped microbiano en biología sintética, y en nuestro estudio, usando el tolerante a líquidos iónicos E. coli cepa, podemos combinar muchos descubrimientos anteriores para crear un biocombustible avanzado en una sola olla ".
Si bien el etanol puede ser uno de los productos más comunes que surgen de este proceso, los investigadores han buscado biocombustibles más avanzados que puedan aportar más energía. En este caso, utilizaron vías de producción también desarrolladas en JBEI anteriormente, y produjeronlimoneno, un precursor del combustible para aviones.
"En última instancia, nosotros en JBEI esperamos desarrollar procesos que sean robustos y simples donde uno pueda convertir directamente cualquier material vegetal renovable en un combustible final en una sola maceta", dijo Mukhopadhyay. "Este estudio nos acerca un poco más a este disparo a la luna""
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Original escrito por Sarah Yang. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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