Biocombustibles Energía Renovable Estados Unidos

Los científicos desarrollan un método más económico que podría ayudar a crear combustibles a partir de plantas

Los científicos desarrollan un método más económico que podría ayudar a crear combustibles a partir de plantas
Un nuevo descubrimiento podría hacer que la producción de biocombustible sea más rentable. Crédito: Ciencia en HD a través de Unsplash

Los científicos han descubierto una forma más económica y eficiente de realizar una reacción química en el corazón de muchos procesos biológicos, lo que puede conducir a mejores formas de crear biocombustibles a partir de plantas.


por Laura Arenschield, Universidad Estatal de Ohio


Los científicos de todo el mundo han intentado durante años crear biocombustibles y otros bioproductos de forma más barata; este estudio, publicado hoy en la revista Scientific Reports , sugiere que es posible hacerlo.

«El proceso de convertir el azúcar en alcohol tiene que ser muy eficiente si se quiere que el producto final sea competitivo con los combustibles fósiles «, dijo Venkat Gopalan, autor principal del artículo y profesor de química y bioquímica en la Universidad Estatal de Ohio. «El proceso de cómo hacer eso está bien establecido, pero el costo lo hace no competitivo, incluso con importantes subsidios gubernamentales. Es probable que este nuevo desarrollo ayude a reducir el costo».

En el corazón de su descubrimiento: un método menos costoso y más simple para crear las ‘moléculas auxiliares’ que permiten que el carbono de las células se convierta en energía. Esas moléculas auxiliares (que los químicos llaman cofactores) son el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH) y su derivado (NADPH). Se sabe desde hace mucho tiempo que estos cofactores en sus formas reducidas son una parte clave para convertir el azúcar de las plantas en butanol o etanol para combustibles. Ambos cofactores también juegan un papel importante en la desaceleración del metabolismo de las células cancerosas y han sido un objetivo de tratamiento para algunos cánceres.

Pero NADH y NADPH son costosos.

«Si puede reducir el costo de producción a la mitad, eso haría de los biocombustibles un aditivo muy atractivo para hacer combustibles flexibles con gasolina», dijo Vish Subramaniam, autor principal del artículo y profesor recientemente retirado de ingeniería en el estado de Ohio. «El butanol a menudo no se usa como aditivo porque no es barato. Pero si pudiera hacerlo barato, de repente el cálculo cambiaría. Podría reducir el costo del butanol a la mitad, porque el costo está ligado al uso de este cofactor . «

Para crear estos cofactores reducidos en el laboratorio, los investigadores construyeron un electrodo colocando capas de níquel y cobre, dos elementos económicos. Ese electrodo les permitió recrear NADH y NADPH a partir de sus correspondientes formas oxidadas. En el laboratorio, los investigadores pudieron usar NADPH como cofactor para producir un alcohol a partir de otra molécula, una prueba que hicieron intencionalmente para demostrar que ¬el electrodo que construyeron podría ayudar a convertir biomasa (células vegetales) en biocombustibles. Este trabajo fue realizado por Jonathan Kadowaki y Travis Jones, dos estudiantes graduados de ingeniería mecánica y aeroespacial en el laboratorio de Subramaniam, y Anindita Sengupta, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Gopalan.

Pero debido a que NADH y NADPH están en el corazón de tantos procesos de conversión de energía dentro de las células, este descubrimiento podría ayudar a otras aplicaciones sintéticas.

El trabajo anterior de Subramaniam mostró que los campos electromagnéticos pueden retrasar la propagación de algunos cánceres de mama. Se retiró del estado de Ohio el 31 de diciembre.

Este hallazgo está conectado, dijo: podría ser posible para los científicos controlar de manera más fácil y asequible el flujo de electrones en algunas células cancerosas, lo que podría ralentizar su crecimiento y su capacidad para hacer metástasis.

Subramaniam también pasó gran parte de su carrera científica posterior explorando si los científicos podrían crear una planta sintética, algo que utilizaría la energía del sol para convertir el dióxido de carbono en oxígeno. En una escala suficientemente grande, pensó, tal creación podría reducir potencialmente la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera y ayudar a abordar el cambio climático.

«Siempre me ha interesado la pregunta de ‘¿Podemos hacer una planta sintética? ¿Podemos hacer algo que pueda resolver este problema de calentamiento global con dióxido de carbono?'», Dijo Subramaniam. «Si no es práctico hacerlo con plantas porque seguimos destruyéndolas mediante la deforestación, ¿existen otras formas inorgánicas de hacer esto?»

Este descubrimiento podría ser un paso hacia ese objetivo: las plantas usan NADPH para convertir el dióxido de carbono en azúcares, que eventualmente se convierten en oxígeno a través de la fotosíntesis. Hacer que NADPH sea más accesible y más asequible podría hacer posible producir una reacción de fotosíntesis artificial.

Pero su aplicación más probable e inmediata es para los biocombustibles.

Que los investigadores se reunieran para esta investigación científica era raro: los bioquímicos y los ingenieros no suelen realizar investigaciones de laboratorio conjuntas.

Gopalan y Subramaniam se conocieron en una sesión de lluvia de ideas organizada por el Centro de Ciencias Aplicadas de las Plantas (CAPS) del estado de Ohio, donde se les dijo que pensaran en «grandes ideas del cielo» que podrían ayudar a resolver algunos de los mayores problemas de la sociedad. Subramaniam le contó a Gopalan sobre su trabajo con electrodos y células, «y lo siguiente que supimos fue que estábamos discutiendo este proyecto», dijo Gopalan. «Ciertamente no hubiéramos hablado entre nosotros si no fuera por el taller CAPS».


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