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Nueva levadura resistente para la producción rentable de etanol

Una cepa de Clavispora facilita la producción de etanol a partir de biomasa

Las levaduras pueden convertir los azúcares de las plantas en etanol combustible a través de la fermentación. Sin embargo, no todas las levaduras son igualmente capaces. Algunas son mejores que otras porque pueden resistir las condiciones de los biorreactores en los que se utilizan.

Un equipo de científicos del ARS (Agricultural Research Service), la principal agencia de investigación agrícola del USDA (United States Department of Agriculture), a través de su agencia en Peoria, Illinois, utilizó un procedimiento de microbiología clásico de laboratorio para generar una cepa resistente que en las pruebas superó el estándar de la industria. Lograron una levadura etanológena, capaz de producir enzimas hidrolíticas, la denominada Clavispora NRRL Y-50464.

La investigación en la producción de etanol celulósico se orienta comúnmente a la utilización de materias primas de celulosa pura o biomasa de cultivos. El almidón de maíz ha sido durante mucho tiempo una fuente de azúcares simples que pueden fermentarse y producir etanol combustible. Sin embargo, existen muchos usos competitivos para este producto y se siguen buscando fuentes alternativas simples para la producción de etanol: biomasa de pastos perennes, subproductos forestales y residuos de cultivos como la paja de arroz y el rastrojo de maíz, entre otros.

Pero para llegar a estos azúcares, la celulosa y lignina (lignocelulosa) de las células vegetales deben descomponerse primero usando enzimas o ácidos diluidos. Esto produce furfural y otros subproductos químicos que son dañinos para las levaduras, lo que reduce su capacidad para fermentar los azúcares liberados de la lignocelulosa.

La nueva cepa, Clavispora NRRL Y-50464, resultó la más resistente de las resistentes seleccionadas por los investigadores de una población natural de levaduras Clavispora que se encontraron originalmente creciendo en sorgo dulce. Esta resistencia incluye tolerancia al calor, crecimiento rápido y la capacidad de desintoxicar subproductos nocivos como el furfural mientras se produce etanol. La cepa de levadura también produce su propia beta-glucosidasa, una enzima que cataliza la descomposición de azúcares simples, como la glucosa de la lignocelulosa, para que puedan fermentarse en etanol. Esto elimina la necesidad de agregar beta-glucosidasa y reduce el costo enzimático de la producción de etanol celulósico. La cepa también presentó mejor resistencia al ácido acético (utilizado en pretratamientos para liberar azúcares de la lignocelulosa) y tolerancia a temperaturas de hasta 39 º C.

Aunque la levadura Clavispora no fermenta todos los tipos de azúcares simples disponibles a partir de fuentes de lignocelulosa, aún tiene el potencial de reducir el costo de producción de etanol cuando se utilice en la fermentación de azúcares de fuentes ricas en lignocelulosa como la paja de arroz y el rastrojo de maíz.

La ARS patentó la cepa de levadura para su uso en sistemas de producción de etanol a base de lignocelulosa, cuyos costos de enzimas superan ampliamente a los basados ​​en almidón. Los rasgos genéticos de la levadura podrían, por otra parte, brindar pistas importantes para mejorar el uso de otras cepas microbianas en los sistemas de producción de etanol a base de lignocelulosa.