El papel de la ingeniería genética en el proceso de producción de bioetanol de segunda generación
El continuo aumento en la demanda energética y la alta dependencia de los combustibles fósiles en el sector del transporte, hacen necesario la búsqueda y utilización de fuentes de energía más sostenible. Entre las diferentes fuentes de energía, el bioetanol obtenido a partir de biomasa lignocelulósica, constituye una alternativa viable en un plazo medio-corto debido a su fácil adaptación a los sistemas de motor del transporte actual.
Autor: [Alfredo Oliva- Instituto IMDEA-Energía]
A pesar de los enormes avances realizados en los últimos años en las tecnologías de producción de etanol lignocelulósico, siguen existiendo obstáculos que dificultan su comercialización ya que se trata de un proceso complejo, que consta de diferentes etapas: (1) el pretratamiento, que facilita la accesibilidad de las enzimas, (2) La hidrólisis enzimática, donde los azúcares complejos contenidos en la biomasa serán liberados en forma de azúcares simples, (3) etapa de fermentación, en la cual los azúcares liberados durante la hidrólisis enzimática son transformados a etanol por una microorganismo fermentativo (bacterias o levaduras).
Figura 1. Etapas del proceso de producción de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica.
No obstante, durante la etapa de pretratamiento se generan diferentes compuestos, tales como derivados del furano, ácidos débiles y compuestos fenólicos, que actúan como inhibidores del organismo fermentador y por lo tanto inhibiendo el proceso de conversión de azúcares a etanol. Una de las posibles estrategias para evitar la inhibición del organismo fermentador es la adición de enzimas detoxificadoras tales como las lacasas durante la etapa de hidrólisis enzimática. Las lacasas son enzimas oxidorreductasas que oxidan a los compuestos fenólicos utilizando como aceptor de electrones al oxígeno molecular. La adición de lacasas de forma externa elimina los compuestos fenólicos generados tras el pretratamiento y permite por tanto aumentar la viabilidad de los organismos fermentadores y aumentar los rendimientos de producción de etanol. Sin embargo, el uso externo de lacasas incrementa los costes del proceso de producción de etanol haciendo inviable su aplicación directa a gran escala.
Por lo tanto, una posibilidad que está en estudio actualmente es el empleo de organismos modificados genéticamente que expresen la lacasa y que por lo tanto los procesos de hidrólisis, detoxificación y fermentación tengan lugar de forma simultánea, obteniéndose un proceso de producción de etanol económicamente más viable.
Figura 2. Representación de un microorganismo fermentador recombinante que expresa la lacasa en superficie.
Esta es una de las alternativas y soluciones que nos puede ofrecer la ingeniería genética ya que permitiría una mejor integración de las diferentes etapas del proceso, aumentando tanto los rendimientos de conversión como la concentración final de etanol. Sin embargo, la utilización de organismos modificados genéticamente que produzcan todas las enzimas necesarias en la producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica, necesita una optimización previa antes de su adaptación a nivel industrial.
