Sin embargo Mascoma, una compañía de biocombustibles a base de celulosa y con sede en Lebanon, New Hampshire, acaba de anunciar unos avances significativos dentro del objetivo de simplificar el proceso de fabricación de etanol celuloso. Para ello, la compañía ha dejado de utilizar unas costosas enzimas, que en potencia podrían reducir los costes de producción del etanol de un 20 a un 30 por ciento.La estrategia de Mascoma, denominada como bioproceso consolidado, tiene como objetivo combinar los múltiples pasos en la producción del etanol y reducirlos a sólo uno. Para ello se utilizan unos super microbios creados mediante ingeniería genética y que llevan a cabo los múltiples pasos que requiere la producción del etanol celuloso. La compañía ha hecho públicos una serie de avances que, según afirman, hacen que “se esté muy cerca de empezar la comercialización.” Mascoma anunció los resultados recientemente en el 31 Simposio de Biotecnología para Combustibles y Productos Químicos, en San Francisco.La tecnología actual utilizada para producir etanol a partir de fuentes celulosas requiere un proceso de varios pasos: primero se tratan los materiales vegetales tales como la pasta de papel o el pasto varilla, para separar la celulosa del resto del material vegetal. Después la celulosa se mezcla con unas encimas que hacen que se separen los azúcares. Finalmente se utiliza levadura para fermentar los azúcares y convertirlos en etanol.Con el objetivo de crear una alte ativa menos costosa, los investigadores de Mascoma han creado unos microbios que combinan los dos últimos pasos del proceso: el desglose de la celulosa y la conversión de los azúcares en etanol. La compañía afirma que si logran hacer que estos microorganismos fabriquen etanol a un ritmo lo suficientemente alto, podrán reducir la cantidad de enzimas necesarias para desglosar la celulosa, unas enzimas cuyo precio normalmente supone la mitad de los costes de producción del etanol.La compañía está experimentando con tres organismos en potencia para la producción de etanol: dos tipos de bacteria, y una cepa de levadura. C. thermocellum y T. saccharolyticum son dos bacterias termofílicas, capaces de soportar altas temperaturas como las que se dan en el interior de los reactores. Los investigadores llevan mostrando su interés en estas dos cepas bacterianas desde hace años, debido a que poseen una capacidad natural para convertir la celulosa en azúcar y fermentar el azúcar en etanol.Sin embargo, estas cepas producen unos niveles muy bajos de etanol. Se ven limitadas, además, por los subproductos que generan: ambas bacterias desglosan la celulosa en glucosa y otros azúcares tales como la xilosa. Después la bacteria fermenta la glucosa en etanol, pero los azúcares restantes como la xilosa no pueden fermentarse. Es más, la producción de etanol es baja puesto que la bacteria produce otros subproductos orgánicos ácidos durante el proceso de fermentación, tales como el acetato y el lactato. Los científicos también han descubierto que estas bacterias se inhiben y dejan de crecer cuando se ven rodeadas de niveles altos de etanol.
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Para poder optimizar el rendimiento de la bacteria e incrementar la producción de etanol, los investigadores de Mascoma han modificado el metabolismo de ambas cepas para que sean capaces de fermentar la xilosa, sin tener que añadir enzimas adicionales. También han logrado reducir la cantidad de subproductos que generan, tales como el acetato y el lactato, con lo que los microbios acaban produciendo únicamente etanol. Finalmente, los científicos han logrado hacer que el microbio siga desglosando la celulosa aún estando rodeado de grandes concentraciones de etanol.
En cuanto a los estudios de Mascoma con la levadura, los investigadores añadieron genéticamente un proceso que normalmente no se encuentra en las cepas nativas. Normalmente, la levadura es un productor de etanol bastante robusto y eficiente, y es capaz de fermentar grandes niveles de azúcar. Sin embargo, no posee la capacidad natural de desglosar la celulosa. Por tanto, los científicos de Mascoma modificaron la levadura para que produjese enzimas celulolíticas, permitiendo así que creciera en la celulosa y la pudiera desglosar. Los investigadores también insertaron genes dentro de la celulosa para hacer que sea capaz de fermentar la xilosa, con lo que la producción de etanol se ve aumentada. En unos experimentos llevados a cabo con sedimentos de papel, este tipo de levadura fue capaz de desglosar y convertir un 85 por ciento de la celulosa en azúcares y producir etanol sin tener que utilizar enzimas adicionales.
Frances A
old, profesora de ingeniería química y bioquímica en el Instituto de Tecnología de Califo ia, y miembro del consejo científico de Mascoma, afirma que los trabajos de la compañía con la levadura están a punto de poder ser comercializados. “Los resultados de los que nos están informando, con un alto nivel de expresión de la celulosa a partir de la levadura, son realmente impresionantes,” afirma. Ha sido difícil, señala A
old, “hacer que estas encimas se expresaran en la levadura. Si se leen los trabajos publicados, la cantidad es ínfima—microgramos o miligramos por cada litro—y sin embargo ellos hablan de gramos por cada litro—una magnitud mucho más alta de lo que cualquier otro grupo haya hecho público jamás, hasta el punto en que empieza a resultar muy interesante.”
“Todavía hay que realizar trabajos de optimización en estos microbios. Queremos mejorar su rendimiento celulolítico, y el ritmo con el que hidrolizan los azúcares, lo que hace que el proceso de producción en general vaya más rápido,” afirma Jim Flatt, el vice presidente ejecutivo investigación y desarrollo de Mascoma. “Tienen buen rendimento, podemos confiar en ellos, pero también sabemos que podemos mejorarlos, y eso es lo que nos disponemos a hacer.”
La compañía ha empezado a hacer pruebas con los tres micróbios modificados genéticamente en una planta piloto en Rome, Nueva York, y espera poder empezar a comercializarlos en 2010.
Qteros, una startup con sede en Marlborough, Massachussets, también tiene como objetivo los bioprocesos consolidados gracias a un microbio que desglosa la celulosa y la fermenta para producir etanol. Jef Sharp, vice presidente ejecutivo de Qteros, afirma que los descubrimientos de Mascoma han hecho que el campo de los bioprocesos consolidados haya avanzado significativamente.
“Todo tipo de progreso es beneficioso,” afirma Sharp. “Creemos que es importante que la industria se dé cuenta de que, a nivel económico, la tecnología de conversión será la que vaya a facilitar un avance mayor.”