Investigadores mexicanos obtienen nuevos biomateriales a partir de residuos orgánicos

Uno de los proyectos de la UNAM pretende modificar la bacteria Escherichia coli para producir etanol.

Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) buscan crear biomateriales que reemplacen a los combustibles fósiles y tengan menos impacto sobre el medio ambiente. La idea es desarrollar procesos y proyectos biotecnológicos en los que se minimicen esos efectos, es decir, generar métodos en los cuales el dióxido de carbono (CO2) sea capturado, se convierta en material biológico y este, a su vez, en biopolímeros, bioplásticos y biocombustibles, explicó Alfredo Martínez Jiménez, investigador del Instituto de Biotecnología (IBt).

“Pretendemos generar biomasa, pero sin competir con los alimentos que usamos para consumo humano, como se hace actualmente con el maíz para producir etanol”, refirió.

Martínez Jiménez y su grupo se enfocan básicamente en tres proyectos. El primero es el procesamiento de residuos agrícolas como rastrojo de maíz, cebada, trigo y arroz (lignocelulosa), que contiene polímeros que son azúcares como los que se obtienen de la caña, o glucosa como la que se extrae del almidón del maíz, pero algunos con una estructura química diferente, por lo que no pueden ser digeridos fácilmente como los otros azúcares.

El otro es el bagazo del agave, característico en México por la producción de tequila y mezcal. La fibra que queda después del proceso también es lignocelulosa, que con tratamientos termoquímicos y enzimáticos también produce azúcares.

Primero se trata con ácido sulfúrico en condiciones muy suaves y a temperaturas moderadas, y después con enzimas –catalizadores biológicos– llamadas celulasas. “Rompemos los polímeros y obtenemos los monómeros de azúcares como la glucosa o la xilosa. Si bien estos compuestos son dulces, sus bacterias pueden utilizarse para transformarlas en productos biotecnológicos”, destacó Alfredo Martínez.

El tercer proyecto “es un reto para nosotros, porque buscamos modificar, con ingeniería de vías metabólicas y de genética, la bacteria Escherichia coli. Hemos transformado genéticamente este microorganismo para que utilice todos los azúcares y produzca únicamente etanol. Esto no es dañino para nadie, de hecho, cuando se hacen las fermentaciones con esta bacteria huele a levadura”.

Ingeniería metabólica

Desde 2013 los investigadores cuentan con patentes para este proceso con residuos agroindustriales, y de las cepas que han modificado con ingeniería metabólica para hacer la producción de etanol y ácidos orgánicos precursores de biopolímeros biodegradables.

El investigador indicó que el proceso de elaboración de etanol sólo se ha practicado en laboratorio; no obstante, aseguró que estos biocombustibles tienen la ventaja de ser renovables y biodegradables y, por lo tanto, no contribuyen de manera importante a la acumulación del CO2, como ocurre con el petróleo y sus derivados.

En cuanto a las emisiones originadas al usar estos materiales, reconoció que no pueden ser de cero, pero sí se reducen considerablemente. “La producción y uso de etanol carburante, a partir de la caña de azúcar o residuos lignocelulósicos, reduce hasta en un 90 por ciento las emisiones netas de CO2 en comparación con la gasolina” concluyó Martínez.