Creat un bacteri que converteix el CO2 en productes industrials

L’acetona i l’isopropanol, que solen produir-se amb matèries primeres fòssils, es poden fabricar reciclant el diòxid de carboni amb bacteris. El procés ja s’ha provat a escala semiindustrial.

Investigadors de l’empresa LanzaTech han desenvolupat un bacteri capaç de convertir els gasos d’efecte hivernacle com el diòxid de carboni en productes com l’isopropanol i l’acetona de manera eficaç i a escala gairebé industrial. La producció química de tots dos fa servir matèries primeres fòssils i requereix moltíssima energia, a més de generar gasos amb efecte d’hivernacle. Amb el nou sistema, produir tots dos productes d’ampli ús industrial ja no alliberaria CO2 al medi ambient, sinó que el consumiria.

https://www.lavanguardia.com/ciencia/20220221/8072693/bacterias-logran-reciclar-gases-efecto-invernadero-productos-industriales.html

Diseñar y domesticar a las bacterias para que se coman los gases de efecto invernadero

“La mayoría de los productos químicos básicos se derivan exclusivamente de recursos fósiles frescos, como el petróleo, el gas natural y el carbón. La acetona y el isopropanol son dos ejemplos de ello, con un mercado mundial combinado de más de 10.000 millones de dólares”, introducen los autores en su trabajo recién publicado en Nature biotechnology. “Ambas moléculas son disolventes industriales y productos químicos de base para la producción de materiales como el vidrio acrílico, o polimetilmetacrilato, y el polipropileno”, añaden.

El isopropanol es además un desinfectante. Su uso en las fórmulas desinfectantes recomendadas por la Organización Mundial de la Salud contra la covid provocó una escasez de suministro y un aumento de los precios durante la pandemia. “La fabricación de ambos productos depende del craqueo o reformación del propileno, que son procesos de alto consumo energético que generan residuos peligrosos y emisiones de gases de efecto invernadero”, explican los autores.

Comparación de dos rutas para producir Acetona e isopropanol. A partir de productos fósiles, o de residuos y restos de carbono, incluidas las emisiones

Comparación de dos rutas para producir Acetona e isopropanol. A partir de productos fósiles, o de residuos y restos de carbono, incluidas las emisiones

Liew et. al Nature biotechnology 2022

 

El equipo investigador que ha desarrollado el trabajo llevaba años detrás de un microorganismo capaz de consumir CO2 para reciclarlo en productos con interés económico, por fermentación. La búsqueda ha implicado el estudio de varias cepas de bacterias, la selección de genes y su mezcla para conferir a un único microorganismo la capacidad de metabolizar el metano o el dióxido de carbono y excretar acetona, de forma eficiente. En un paso más, fabricar también isopropanol.

Producir un kilo de acetona: De sumar dos kilos y medio de dióxido de carbono a la atmósfera, a restárselos

El proceso es muy similar al de la producción de cerveza. Un microorganismo consume agua azucarada (de cebada tostada), en un recipiente, y la convierte en alcohol por fermentación. En el caso de la cerveza, el microorganismo es una levadura de la especie Saccharomyces cerevisiae. En este trabajo, el microorganismo es la bacteria Clostridium autoethanogenum, un microbio creado por ingeniería genética y bioquímica con la capacidad de obtener energía a partir de compuestos de carbono como el dióxido de carbono, en el mismo recipiente o espacio.

El mismo equipo investigador había conseguido fabricar etanol en cantidades industriales a partir de CO2, pero no otros productos. No sólo les interesaba que unas bacterias pudiesen sacar de circulación a uno de los protagonistas del cambio climático. Querían además fabricar con el metabolismo de esta bacteria otros productos cuya fabricación fuese contaminante. De esa forma, el ingenio sería doble. Se evita el CO2 de la fabricación de un producto, usando CO2 para fabricar ese mismo producto.

Kilogramos de CO2 producido o consumido (negativo) por kilogramo de acetona o isopropanol

Kilogramos de CO2 producido o consumido, en negativo, por kilogramo de acetona o isopropanol

Liew et. al Nature biotechnology 2022

“Las emisiones de gases de efecto invernadero de la acetona y el isopropanol producidos por el proceso de fermentación gaseosa son de -1,78 kilogramos de CO2 por kilogramo de acetona, y -1,17 kilogramos de CO2 por kilogramo de isopropanol. El valor negativo se debe a que se evitan las emisiones de gases residuales y a que las emisiones del proceso son bajas. Por el contrario, las rutas tradicionales de producción petroquímica dan lugar producen 2,55 kilogramos de CO2 por kilo de acetona, y 1,85 kilos de CO2 emitido por kilo de isopropanol”, contrastan los autores.

Una de las cosas que también anota el equipo es el diseño de la planta semi-industrial en la que han probado el proceso. En ella puede producirse tanto etanol, como acetona e isopropanol. “Esto es bueno desde el punto de vista de ajustar la producción a lo que necesites, y no construir una fábrica para cada producto específico, sino poder utilizar la misma infraestructura para fabricar más productos”, explican.

El próximo paso será el de poner en marcha la planta industrial para convertir esta invención en una iniciativa real, escalable, y útil para iniciar producciones que disminuyan la cantidad de CO2 de efecto invernadero; o lo roben de procesos productivos que lo liberan, convirtiéndolo en producto intermedio de otros procesos de producción.