¿Cómo producir biocombustibles de forma más rápida y barata? Un grupo de investigadores de la Universidad de Copenhague plantea una posible solución. Estos científicos han descrito un proceso natural por el que la luz solar puede ayudar a descomponer el material vegetal más rápido, en lugar de hacer crecer las mismas plantas.
Así, la luz del Sol es captada gracias a la clorofila, la misma molécula que hace posible la fotosíntesis. En combinación con una enzima específica, en este caso lytic polysaccharide monooxygenase, esa energía rompe la biomasa vegetal rápidamente y de esa forma es más fácil, barato y limpio obtener productos químicos para elaborar biocarburantes y otros compuestos, según se explica en un artículo publicado en Nature Communications.
El principal investigador de este estudio es Claus Felby, profesor especializado en bosques y biomasa en la Universidad de Copenhague y titular de un gran número de patentes en el campo de la biotecnología.
Este experto explica a EL ESPAÑOL que en este caso "se muestra por primera vez cómo la energía de la luz en un sistema biológico con presencia de clorofila, en combinación con la enzima antes mencionada, puede ser utilizada de manera muy eficiente para descomponer y modificar la biomasa vegetal y otros compuestos naturales de carbono". "Esto significa que ahora podemos utilizar la energía de la luz para acelerar un proceso biotecnológico", añade.
Las monooxigenasas son enzimas que se utilizan desde hace años en la producción de biocombustibles industriales, pero lo que se ha constatado ahora es que multiplican su eficacia cuando se exponen a la luz solar. "Algunas de las reacciones, que en la actualidad pueden requerir de hasta 24 horas, se pueden lograr en tan sólo 10 minutos utilizando el Sol", apunta David Cannella, coautor del artículo y descubridor de este efecto.
Sol, una enzima y un poquito de oxígeno
Tal y como explica a este diario Felby, los mismos principios que hacen posible la fotosíntesis se pueden aplicar para romper la materia vegetal y liberar sustancias químicas; es decir, la luz solar directa impulsa procesos químicos que pueden tener lugar sin necesidad de energía adicional.
En este caso, este grupo de investigadores ha decidido llamar a este proceso "fotosíntesis inversa" porque, explican, las enzimas utilizan el oxígeno del aire y los rayos del sol para descomponer y transformar los enlaces de carbono en lugar de para construir plantas y producir oxígeno, que es como se entiende la fotosíntesis.
"La luz es la fuente principal de energía para conducir la reacción", comenta Felby. "También es necesario el oxígeno, aunque esta enzima es capaz de trabajar con concentraciones muy bajas de este elemento", añade.
Este proceso puede hacerse con tan poco oxígeno que podría funcionar en la atmósfera de Marte
El científico sostiene que probablemente esta propiedad se desarrolló hace millones de años, cuando comenzó a producirse la fotosíntesis en nuestro planeta y había muy poco oxígeno en la atmósfera. "En realidad, este proceso puede hacerse con tan poco oxígeno que podría funcionar en la atmósfera de Marte", afirma.
En opinión de Felby, este descubrimiento tiene un gran potencial. "Los componentes que se necesitan para esta reacción, como la clorofila y las enzimas monooxigenasas, no son componentes extraños, están presentes en el medio ambiente en grandes cantidades o se pueden producir industrialmente".
De hecho, según este científico, varias empresas de biotecnología ya fabrican en serie este tipo de enzima. "Grandes compañías como Novozymes, DSM y Genencor-Dupont, las producen y venden para aplicaciones comerciales".
Potencial
Como suele suceder en estos descubrimientos, se trata de un proceso biológico interesante pero sin una aplicación industrial inmediata. Pero Felby destaca sus posibilidades: "En nuestro caso, usamos la energía solar para romper y modificar biomasa u otros compuestos, mientras otros usan CO2 y luz del sol para sintetizarlos".
Por ejemplo, compañías como Joule usan cianobacterias -o algas verde azuladas- fotosintéticas modificadas mediante ingeniería genética para producir etanol. "Si funciona a gran escala es algo importante, pero no son los primeros que tratan de avanzar por ese camino, otra compañía que lo intenta es Solazyme", afirma el científico.
Por contra, los expertos daneses subrayan que su "fotosíntesis inversa" no necesita un fermentador o microorganismo para poder realizarse a escala industrial. "Es posible configurar un reactor para cada función específica, ya que es relativamente sencillo modificar nuestra enzima para obtener exactamente la reacción deseada, como por ejemplo producir metanol a partir de metano", comenta Felby, que además subraya otra ventaja importante: la eficiencia. "Mientras que la ruta fotosintética proporciona una eficiencia de entre el 2% y el 4%, la fotosíntesis inversa podría aprovechar hasta un 50% de la luz solar", concluye.