Una bacteria de diseño produce biocombustible para cohetes

Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y el Instituto Joint BioEnergy han diseñado una bacteria para sintetizar pineno, un hidrocarburo producido por los árboles que podría potencialmente reemplazar a los combustibles de alta energía que se emplean en misiles y aplicaciones aeroespaciales. Con las mejoras en la eficiencia del proceso, el biocombustible podría complementar los suministros limitados del petróleo enriquecido JP-10, y también podría facilitar el desarrollo de una nueva generación de motores más potentes.

Mediante la inserción de las enzimas de los árboles en la bacteria, Stephen Sarria, estudiante de Georgia Tech trabajando bajo la dirección de la profesora asistente Pamela Peralta-Yahya, impulsó la producción de pineno seis veces por encima de los esfuerzos de bioingeniería anteriores. Aunque será necesaria una mejora importante antes de que el pineno pueda competir con el petróleo JP-10, los científicos creen que han identificado los principales obstáculos que se deben superar para alcanzar ese objetivo.

Los combustibles con alta densidad de energía son importantes en aplicaciones en las que la reducción del peso del combustible es importante. La gasolina utilizada para los automóviles contiene menos energía por litro que el JP -10. Pero la cantidad que se puede extraer de cada barril de petróleo es limitado, y las fuentes de compuestos potencialmente comparables tales como los árboles no pueden proporcionar mucha ayuda.

Altas prestaciones

Aunque muchas investigaciones han entrado en la producción de combustibles de etanol y bio-diesel, poco trabajo se ha hecho comparativamente para reemplazar el JP-10 de alta energía. Peralta-Yahya y sus colaboradores se propusieron estudiar las enzimas alternativas que podrían ser insertados en la bacteria E. coli. Se establecieron en dos clases de enzimas - tres sintasas pineno (PS) y tres sintasas difosfato de geranilo ( GPPS ) - y experimentaron para ver qué combinaciones producen los mejores resultados.

Sus resultados fueron mucho mejores que los esfuerzos anteriores , pero los investigadores estaban desconcertados porque por un hidrocarburo distinto, enzimas similares producen más combustible por litro. Así que intentaron un paso adicional para mejorar su eficiencia. Se colocan las dos enzimas adyacentes en las células de E. coli, asegurando que las moléculas producidas por una enzima se pondrían en contacto inmediatamente. Ello elevó su producción a 32 miligramos por litro - mucho mejor que los esfuerzos anteriores, pero todavía no es competitiva con el petróleo JP -10.

Peralta-Yahya cree que el problema radica ahora en inhibiciones incorporadas al proceso que serán más difíciles de abordar. "Hemos encontrado que la enzima estaba siendo inhibido por el sustrato, y que la inhibición fue dependiente de la concentración"dijo ella. "Ahora necesitamos una enzima que no sea inhibida a concentraciones elevadas de sustrato, o necesitamos una vía que es capaz de mantener bajas concentraciones de sustrato a lo largo del proceso. Ambos son problemas difíciles pero no insuperables". Para ser competitivos , los investigadores tendrán que aumentar su producción de pineno 26 veces. Peralta-Yahya dice que es algo dentro de la gama de posibilidades para la bioingeniería del E. coli. Teóricamente, puede ser posible producir pineno a un costo más bajo que el de las fuentes a base de petróleo.