Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han realizado un descubrimiento revolucionario que podría transformar el futuro de la producción química industrial sostenible. Su estudio reciente, publicado en Science Advances, detalla cómo los álamos modificados genéticamente pueden conducir a un método más económico y ecológico para la producción de productos químicos industriales.
El estudio revela que un contenido reducido de metoxi en la lignina mejora su degradabilidad microbiana, permitiendo la producción de productos químicos sin depender del petróleo. Tradicionalmente, la resistencia de la lignina a la descomposición ha obstaculizado la transformación de la biomasa en productos industriales. Sin embargo, los investigadores han identificado el contenido de metoxi como un factor clave que influye en la eficiencia de la fermentación microbiana, esencial para convertir la biomasa en productos químicos útiles.
Dirigidos por Robert Kelly y Jack Wang, el equipo ha pasado más de una década investigando este campo. Descubrieron que, si bien los árboles con bajo contenido de lignina son ideales para la producción de papel, aquellos con bajo contenido de metoxi son más eficientes para la degradación microbiana y la conversión de madera en productos químicos como acetona e hidrógeno. Este método presenta ventajas sobre los procesos tradicionales basados en combustibles fósiles, ya que requiere menos energía y tiene un menor impacto ambiental.
¿Por qué álamos? Los científicos explican que estos árboles crecen rápidamente, requieren un uso mínimo de pesticidas y prosperan en tierras marginales inapropiadas para cultivos alimentarios. Anteriormente, el grupo de Kelly había demostrado que algunas bacterias termófilas extremas podían descomponer la celulosa de los árboles, pero no en una medida económicamente viable.
Al modificar genéticamente los álamos utilizando la tecnología CRISPR para reducir su contenido de lignina y metoxi, los investigadores mejoraron la eficacia de las bacterias, lo que llevó a una producción de productos químicos mejorada. Como explicó Ryan Bing, exalumno de doctorado del grupo de Kelly, “podemos aprovechar la capacidad de ciertas bacterias termófilas para consumir materia vegetal y convertirla en productos valiosos.” La investigación indica que la reducción del contenido de metoxi hace que la celulosa sea más accesible para estas bacterias, resolviendo limitaciones anteriores.
La modificación genética de los árboles no solo proporciona una fuente viable para la producción de productos químicos industriales, sino que también reduce significativamente la necesidad de tratamientos previos, lo que a su vez disminuye los costos y el impacto ambiental del proceso. En lugar de utilizar enzimas y productos químicos para descomponer la biomasa vegetal, este enfoque utiliza microorganismos que no solo descomponen la celulosa, sino que también la fermentan en un solo paso para obtener productos como etanol, lo que hace el proceso más eficiente.
El éxito de esta investigación podría transformar la forma en que se producen muchos productos químicos industriales, al ofrecer una alternativa más barata y ecológica frente a los derivados del petróleo. Además, si los álamos modificados genéticamente con bajo contenido de metoxi y lignina demuestran ser viables en pruebas de campo, podrían convertirse en una fuente clave para satisfacer la demanda mundial de químicos industriales sostenibles y contribuir a la mitigación del cambio climático.
Jack Wang y su equipo ya han comenzado ensayos de campo con álamos modificados genéticamente para comprobar su resistencia y viabilidad fuera del invernadero. Si los resultados son positivos, estos podrían ofrecer una solución rentable y sostenible para la fabricación de productos químicos a escala industrial, reduciendo el uso de petróleo y ayudando a mitigar el cambio climático.
Finalmente, Daniel Sulis, coautor del estudio, señaló que el impacto ambiental de este descubrimiento es significativo, ya que ofrece una solución para reducir las emisiones de carbono y avanzar hacia una economía más verde y sostenible. En palabras de Sulis, “los desastres ambientales alimentados por el cambio climático subrayan la urgencia de encontrar alternativas a los combustibles fósiles, y los árboles, como recurso natural abundante, podrían ser una solución prometedora para satisfacer las necesidades de productos químicos de la sociedad mientras protegemos el planeta.”