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miércoles, 19 de abril de 2017

Elaborar biocombustibles más eficientes a partir de las algas

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Un equipo de investigación japonés ha revelado el mecanismo que hay detrás de la síntesis de aceite dentro de las células de las microalgas. Este descubrimiento puede contribuir al desarrollo de los biocombustibles. 

Las diferencias en el contenido de la célula en presencia de agua salada. Kobe University
La investigación fue llevada a cabo por un grupo dirigido por el profesor Hasunuma Tomohisa y el Investigador Académico Kato Yuichi, ambos de la Universidad de Ciencia, Tecnología e Innovación de Kobe.

Durante el siglo 20 la industria petroquímica se desarrolló rápidamente, lo que ha conducido al agotamiento de los recursos fósiles y el cambio climático a escala global. A fin de resolver estos problemas y hacer realidad una sociedad sostenible y consciente del medio ambiente, hay que hacer uso de la biomasa renovable, como las plantas y las algas.

La cantidad de biomasa de la Tierra es aproximadamente 10 veces la cantidad de energía que consumimos actualmente. Aproximadamente la mitad de esta biomasa crece en ambientes acuáticos, y la biomasa basados ​​en el océano, como las microalgas puede producir petróleo sin necesidad de utilizar las tierras de cultivo y agua potable.

Las microalgas pueden crecer con luz, agua, dióxido de carbono y una pequeña cantidad de minerales, y sus células se dividen rápidamente, lo que significa que se pueden cosechar más rápido que las biomasas terrestres. A su vez, las algas se pueden cosechar durante todo el año, lo que podría ofrecer un suministro de energía más estable.

Muchas especies de algas son capaces de producir grandes cantidades de aceite (lípidos), aunque esta es la primera vez que los investigadores han capturado los cambios metabólicos ocurridos a un nivel molecular, cuando dichos lípidos se producen en las células de algas.

Centrándose en las microalgas marinas, el grupo del profesor Hasunuma encontró que la Chlamydomonas sp. JSC4, una nueva especie de alga verde cosechada en agua salobre, que combina una alta tasa de crecimiento con altos niveles de lípidos. El equipo de investigación ha desarrollado un método de análisis denominado “perfil dinámico metabólico” y lo utilizó para analizar la JSC4, descubriendo así cómo esta especie produce aceite dentro de sus células.

El equipo del profesor Hasunuma incubó la JSC4 con dióxido de carbono como única fuente de carbono. Cuatro días después, más del 55% de peso de células consistía de hidratos de carbono (principalmente almidón). Cuando agua salada componía del 1 al 2% del líquido de incubación, el equipo comprobó una disminución de los hidratos de carbono y un aumenta de aceite. De esta manera, siete días después del inicio de la incubación más del 45% de peso de células se había convertido en aceite.

La JSC4 tiene un alto ratio de crecimiento celular, y la tasa de producción de lípidos de la solución cultivada alcanzó una velocidad que superó en gran medida los experimentos anteriores. Al comienzo del período de cultivo, se observaron partículas de almidón en las células, pero en agua salada estas partículas se desvanecieron y fueron apareciendo numerosas gotitas de aceite (ver imagen).


Con el uso de perfiles dinámicos metabólicos, el grupo descubrió que la ruta de la biosíntesis del azúcar (activado cuando se produce almidón) se ralentiza, y se activa la vía para sintetizar triglicéridos, un elemento constitutivo del aceite. En otras palabras, la adición de agua de mar conmuta la vía de almidón por la producción de aceite. También clarificaron que la activación de una enzima que descompone el almidón se incrementa en una solución de agua salada.

El descubrimiento de este mecanismo metabólico no es sólo un hallazgo biológico importante, también podría usarse para aumentar la producción de biocombustibles mediante la mejora de los métodos de cultivo de algas. Sobre la base de estos hallazgos, el equipo seguirá buscando maneras de aumentar la producción de aceite sostenible mediante el desarrollo de métodos de cultivo más eficientes por medio de la ingeniería genética.


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Traducido/editado Pedro Donaire
Ref. Alpha Galileo.org, “Making oil from algae – towards more efficient biofuels”
- Fuente: Kobe University, 19 de abril de 2017
Publicación:  Paper: “Dynamic metabolic profiling together with transcription analysis reveals salinity-induced starch-to-lipid biosynthesis in alga Chlamydomonas sp. JSC4”. --Autores: Shih-Hsin Ho, Akihito Nakanishi, Yuichi Kato, Hiroaki Yamasaki, Jo-Shu Chang, Naomi Misawa, Yuu Hirose, Jun Minagawa, Tomohisa Hasunuma*, Akihiko Kondo
--Journal: Scientific Reports 7, Article number: 45471 (2017) doi:10.1038/srep45471.

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