Durante más de una década, 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 y requieren pocomás 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 biodiésel.
A pesar de las demostraciones 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 usan en cosméticos y jabones. Sin embargo, el sueño de producir energía renovable a escala comercial persiste, ya queSurgen nuevas tecnologías que finalmente podrían llevar 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, los investigadores del Instituto Boyce Thompson y la Universidad de Texas A&M informan en directo de planta 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 se captura en una pequeña gota de agua encapsulada por aceite; imagina las pequeñas gotas que se forman cuando mezclas aceite vegetal con agua; luego millones de gotas de algas se aprietan en un chip del tamaño de una moneda de veinticinco centavos.Cada gota es un microbiorreactor, 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 a 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 estoes 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 a qué genes apuntar requiere mucho tiempo y es costoso. Exponer un cultivo de algas a un mutágeno produce millones de células de algas únicas y potencialmente mejoradas que debenser probado para la expresión de un rasgo deseado, como el aumento de la producción de lípidos. Los genes mutados pueden identificarse mediante la secuenciación del genoma completo.
"Lo importante es desarrollar una herramienta que pueda analizar millones de células en un período 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 eso escómo podemos obtener resultados más rápidamente con 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 que producen más o menos lípidos. Luego, analizaron 200.000 células mutadas químicamente, identificando seis mutantes con un crecimiento más rápido y un mayor contenido de lípidos. La selección, realizada el-chip, utiliza la detección de fluorescencia de la 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 cepa de súper algas ". Las variantes más extraordinarias se encontrarán en una en un millón, o diez millones, por lo quees necesario acelerar el rendimiento ", explicó el biólogo senior y presidente de BTI, David Stern.
Curiosamente, 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 son más eficientes para su uso en biocombustibleproducción ", comentó Han.
Con el descubrimiento y desarrollo de cepas de algas mucho más eficientes, la producción a escala comercial de biocombustible a partir de algas puede ser finalmente una promesa realista.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Boyce Thompson . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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