{"id":4203,"date":"2023-02-25T11:00:10","date_gmt":"2023-02-25T11:00:10","guid":{"rendered":"https:\/\/jobufer.com\/?p=4203"},"modified":"2023-01-17T11:00:59","modified_gmt":"2023-01-17T11:00:59","slug":"bacterias-para-el-despegue","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/jobufer.com\/index.php\/2023\/02\/25\/bacterias-para-el-despegue\/","title":{"rendered":"Bacterias para el despegue"},"content":{"rendered":"
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[vc_row css=\u00bb.vc_custom_1673952970609{margin-right: 100px !important;}\u00bb nt_row_loop_breakpoint=\u00bb%5B%7B%7D%5D\u00bb][vc_column][vc_column_text]<\/p>\n

Utilizaci\u00f3n de microbios para fabricar un nuevo combustible para cohetes sobrealimentado<\/h1>\n

[\/vc_column_text][vc_column_text css=\u00bb.vc_custom_1673952374375{margin-top: 50px !important;margin-bottom: 50px !important;}\u00bb]<\/p>\n

Los cient\u00edficos han desarrollado una nueva clase de biocombustibles de alta densidad energ\u00e9tica basados en una de las mol\u00e9culas m\u00e1s singulares de la naturaleza<\/h3>\n

[\/vc_column_text][vc_single_image alignment=\u00bbcenter\u00bb css=\u00bb.vc_custom_1673952963984{margin-top: 50px !important;margin-bottom: 50px !important;}\u00bb][\/vc_column][\/vc_row][vc_row css=\u00bb.vc_custom_1673952970609{margin-right: 100px !important;}\u00bb nt_row_loop_breakpoint=\u00bb%5B%7B%7D%5D\u00bb][vc_column][vc_column_text css=\u00bb.vc_custom_1673953003822{margin-top: 50px !important;margin-bottom: 50px !important;}\u00bb]La conversi\u00f3n del petr\u00f3leo en combustibles implica una qu\u00edmica rudimentaria inventada por el ser humano en el siglo XIX. Mientras tanto, las bacterias llevan miles de millones de a\u00f1os produciendo mol\u00e9culas energ\u00e9ticas basadas en el carbono. \u00bfCu\u00e1l de las dos es mejor?<\/p>\n

Conscientes de las ventajas que ofrece la biolog\u00eda, un grupo de expertos en biocombustibles dirigido por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) se ha inspirado en una extraordinaria mol\u00e9cula antif\u00fangica fabricada por la bacteria\u00a0Streptomyces<\/em>\u00a0para desarrollar un tipo de combustible totalmente nuevo que tiene una densidad energ\u00e9tica proyectada superior a la de los combustibles pesados m\u00e1s avanzados que se utilizan hoy en d\u00eda, incluidos los combustibles para cohetes utilizados por la NASA.<\/p>\n

\u00abEsta v\u00eda biosint\u00e9tica proporciona una ruta limpia para obtener combustibles de alta densidad energ\u00e9tica que, antes de este trabajo, s\u00f3lo pod\u00edan producirse a partir del petr\u00f3leo mediante un proceso de s\u00edntesis altamente t\u00f3xico\u00bb, afirm\u00f3 el director del proyecto, Jay Keasling, pionero de la biolog\u00eda sint\u00e9tica y director general del Instituto Conjunto de Bioenerg\u00eda (JBEI) del Departamento de Energ\u00eda. \u00abComo estos combustibles se producir\u00edan a partir de bacterias alimentadas con materia vegetal -que se fabrica con di\u00f3xido de carbono extra\u00eddo de la atm\u00f3sfera-, su combusti\u00f3n en motores reducir\u00e1 significativamente la cantidad de gases de efecto invernadero a\u00f1adidos en relaci\u00f3n con cualquier combustible generado a partir del petr\u00f3leo\u00bb.<\/p>\n

El incre\u00edble potencial energ\u00e9tico de estas mol\u00e9culas candidatas a combustible, denominadas POP-FAMEs (por \u00e9steres met\u00edlicos de \u00e1cidos grasos policilcopropanados), proviene de la qu\u00edmica fundamental de sus estructuras. Las mol\u00e9culas policilcopropanadas contienen m\u00faltiples anillos triangulares de tres carbonos que obligan a cada enlace carbono-carbono a formar un \u00e1ngulo agudo de 60 grados\u00a0<\/strong>. La energ\u00eda potencial de este enlace forzado se traduce en m\u00e1s energ\u00eda para la combusti\u00f3n que la que se puede conseguir con las estructuras de anillos m\u00e1s grandes o con las cadenas de carbono-carbono que suelen encontrarse en los combustibles. Adem\u00e1s, estas estructuras permiten que las mol\u00e9culas de combustible se empaqueten estrechamente en un volumen peque\u00f1o, lo que aumenta la masa -y, por tanto, la energ\u00eda total- del combustible que cabe en cualquier dep\u00f3sito.<\/p>\n

\u00abCon los combustibles petroqu\u00edmicos, se obtiene una especie de sopa de mol\u00e9culas diferentes y no se tiene un gran control sobre esas estructuras qu\u00edmicas. Pero eso es lo que hemos utilizado durante mucho tiempo y hemos dise\u00f1ado todos nuestros motores para que funcionen con derivados del petr\u00f3leo\u00bb, explica Eric Sundstrom, autor del art\u00edculo que describe los candidatos a combustible POP, publicado en la revista Joule, e investigador cient\u00edfico de la Unidad de Desarrollo de Procesos de Biocombustibles y Bioproductos Avanzados (ABPDU) del Laboratorio de Berkeley.<\/p>\n

\u00abEl consorcio m\u00e1s grande que est\u00e1 detr\u00e1s de este trabajo, Co-Optima, fue financiado para pensar no s\u00f3lo en recrear los mismos combustibles a partir de materias primas de base biol\u00f3gica, sino en c\u00f3mo podemos hacer nuevos combustibles con mejores propiedades\u00bb, dijo Sundstrom. \u00abLa pregunta que nos llev\u00f3 a esto es: \u2018\u00bfQu\u00e9 tipo de estructuras interesantes puede hacer la biolog\u00eda que la petroqu\u00edmica no puede hacer?\u00bb.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row][vc_row css=\u00bb.vc_custom_1673952970609{margin-right: 100px !important;}\u00bb nt_row_loop_breakpoint=\u00bb%5B%7B%7D%5D\u00bb][vc_column][vc_column_text css=\u00bb.vc_custom_1673953050245{margin-top: 25px !important;}\u00bb]<\/p>\n

La b\u00fasqueda del anillo o los anillos<\/h2>\n

[\/vc_column_text][vc_column_text css=\u00bb.vc_custom_1673953040414{margin-top: 50px !important;}\u00bb]Keasling, que tambi\u00e9n es profesor de la Universidad de Berkeley, llevaba mucho tiempo echando el ojo a las mol\u00e9culas de ciclopropano. Hab\u00eda buscado en la literatura cient\u00edfica compuestos org\u00e1nicos con anillos de tres carbonos y s\u00f3lo hab\u00eda encontrado dos ejemplos conocidos, ambos producidos por la bacteria\u00a0Streptomyces<\/em>, que es casi imposible de cultivar en un laboratorio. Afortunadamente, una de las mol\u00e9culas hab\u00eda sido estudiada y analizada gen\u00e9ticamente debido al inter\u00e9s por sus propiedades antif\u00fangicas. Descubierto en 1990, el producto natural recibe el nombre de jawsamicina, porque sus in\u00e9ditos cinco anillos de ciclopropano le dan el aspecto de una mand\u00edbula llena de dientes puntiagudos.<\/p>\n

El equipo de Keasling, formado por cient\u00edficos del JBEI y de la ABPDU, estudi\u00f3 los genes de la cepa original(S. roseoverticillatus)\u00a0<\/em>que codifican las enzimas de construcci\u00f3n de la mand\u00edbula y se adentr\u00f3 en los genomas de\u00a0los Streptomyces\u00a0<\/em>relacionados\u00a0,\u00a0<\/em>buscando una combinaci\u00f3n de enzimas que pudiera fabricar una mol\u00e9cula con los anillos dentados de la mand\u00edbula y saltarse las dem\u00e1s partes de la estructura. Como un panadero que reescribe las recetas para inventar el postre perfecto, el equipo esperaba remezclar la maquinaria bacteriana existente para crear una nueva mol\u00e9cula con propiedades de combustible listo para ser consumido.<\/p>\n

El primer autor, Pablo Cruz-Morales, pudo reunir todos los ingredientes necesarios para fabricar POP-FAMEs tras descubrir nuevas enzimas productoras de ciclopropano en una cepa llamada\u00a0S. albireticuli.\u00a0<\/em>\u00abBuscamos en miles de genomas las v\u00edas que fabrican de forma natural lo que necesit\u00e1bamos. As\u00ed evitamos la ingenier\u00eda que puede o no funcionar y utilizamos la mejor soluci\u00f3n de la naturaleza\u00bb, explica Cruz-Morales, investigador principal del Centro de Biosostenibilidad de la Fundaci\u00f3n Novo Nordisk, en la Universidad T\u00e9cnica de Dinamarca, y coinvestigador principal del laboratorio de productos naturales de levadura con Keasling.<\/p>\n

Por desgracia, las bacterias no cooperaron tanto cuando se trat\u00f3 de la productividad. Ubicadas en los suelos de todos los continentes,\u00a0las Streptomyces<\/em>\u00a0son famosas por su capacidad para fabricar sustancias qu\u00edmicas inusuales. \u00abMuchos de los medicamentos que se utilizan hoy en d\u00eda, como los inmunosupresores, los antibi\u00f3ticos y los anticancer\u00edgenos, se fabrican con\u00a0Streptomyces\u00a0<\/em>modificados\u00bb, explica Cruz-Morales. \u00abPero son muy caprichosos y no es agradable trabajar con ellos en el laboratorio. Tienen talento, pero son divas\u00bb. Cuando dos\u00a0Streptomyces<\/em>\u00a0diferentes dise\u00f1ados no lograron producir POP-FAMEs en cantidades suficientes, \u00e9l y sus colegas tuvieron que copiar su grupo de genes reci\u00e9n dispuestos en un pariente m\u00e1s \u00abmanso\u00bb.<\/p>\n

Los \u00e1cidos grasos resultantes contienen hasta siete anillos de ciclopropano encadenados en una columna vertebral de carbono, lo que les vali\u00f3 el nombre de fuelimicinas. En un proceso similar al de la producci\u00f3n de biodi\u00e9sel, estas mol\u00e9culas s\u00f3lo requieren un paso adicional de procesamiento qu\u00edmico antes de poder servir como combustible.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row][vc_row css=\u00bb.vc_custom_1673952970609{margin-right: 100px !important;}\u00bb nt_row_loop_breakpoint=\u00bb%5B%7B%7D%5D\u00bb][vc_column][vc_column_text css=\u00bb.vc_custom_1673953184606{margin-top: 50px !important;}\u00bb]<\/p>\n

Ahora cocinamos con ciclopropano<\/h2>\n

[\/vc_column_text][vc_column_text css=\u00bb.vc_custom_1673953084743{margin-top: 50px !important;}\u00bb]Aunque todav\u00eda no han producido suficientes mol\u00e9culas candidatas a combustible para las pruebas de campo \u2013 \u00abse necesitan 10 kilogramos de combustible para hacer una prueba en un motor de cohete real, y todav\u00eda no hemos llegado a ese punto\u00bb, explic\u00f3 Cruz-Morales entre risas-, pudieron evaluar las predicciones de Keasling sobre la densidad energ\u00e9tica.<\/p>\n

Los colegas del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pac\u00edfico analizaron los POP-FAME con espectroscopia de resonancia magn\u00e9tica nuclear para demostrar la presencia de los escurridizos anillos de ciclopropano. Y los colaboradores de Sandia National Laboratories utilizaron simulaciones por ordenador para estimar el rendimiento de los compuestos en comparaci\u00f3n con los combustibles convencionales.<\/p>\n

Los datos de la simulaci\u00f3n sugieren que los candidatos a combustible POP son seguros y estables a temperatura ambiente y tendr\u00e1n valores de densidad energ\u00e9tica de m\u00e1s de 50 megajulios por litro tras su procesamiento qu\u00edmico. La gasolina normal tiene un valor de 32 megajulios por litro, el JetA, el combustible m\u00e1s com\u00fan para aviones, y el RP1, un popular combustible para cohetes a base de queroseno, tienen alrededor de 35.<\/p>\n

En el transcurso de su investigaci\u00f3n, el equipo descubri\u00f3 que sus POP-FAMEs tienen una estructura muy parecida a la de un combustible experimental para cohetes a base de petr\u00f3leo llamado Syntin, desarrollado en los a\u00f1os 60 por la agencia espacial de la Uni\u00f3n Sovi\u00e9tica y utilizado para varios lanzamientos exitosos de cohetes Soyuz en los a\u00f1os 70 y 80. A pesar de su potente rendimiento, la fabricaci\u00f3n de Syntin se interrumpi\u00f3 debido a sus elevados costes y al desagradable proceso que implicaba: una serie de reacciones sint\u00e9ticas con subproductos t\u00f3xicos y un intermedio inestable y explosivo.<\/p>\n

\u00abAunque los POP-FAME comparten estructuras similares a la sintina, muchos tienen densidades de energ\u00eda superiores. Las densidades de energ\u00eda m\u00e1s altas permiten reducir el volumen de combustible, lo que en un cohete puede permitir un aumento de la carga \u00fatil y una disminuci\u00f3n de las emisiones totales\u00bb, afirma el autor Alexander Landera, cient\u00edfico de plantilla de Sandia. Uno de los pr\u00f3ximos objetivos del equipo es crear un proceso para eliminar los dos \u00e1tomos de ox\u00edgeno de cada mol\u00e9cula, que a\u00f1aden peso pero no aportan beneficios a la combusti\u00f3n. \u00abCuando se mezclen en un combustible para aviones, las versiones adecuadamente desoxigenadas de los POP-FAME podr\u00edan proporcionar un beneficio similar\u00bb, a\u00f1adi\u00f3 Landera.<\/p>\n

Desde la publicaci\u00f3n de su documento de prueba de concepto, los cient\u00edficos han empezado a trabajar para aumentar a\u00fan m\u00e1s la eficacia de la producci\u00f3n de la bacteria, con el fin de generar una cantidad suficiente para las pruebas de combusti\u00f3n. Tambi\u00e9n est\u00e1n investigando c\u00f3mo podr\u00eda modificarse la v\u00eda de producci\u00f3n multienzim\u00e1tica para crear mol\u00e9culas policiclopropanadas de diferentes longitudes. \u00abEstamos trabajando en el ajuste de la longitud de la cadena para dirigirnos a aplicaciones espec\u00edficas\u00bb, dijo Sundstrom. \u00abLos combustibles de cadena m\u00e1s larga ser\u00edan s\u00f3lidos, adecuados para ciertas aplicaciones de combustible para cohetes, las cadenas m\u00e1s cortas podr\u00edan ser mejores para el combustible para aviones, y en el medio podr\u00eda estar una mol\u00e9cula alternativa al di\u00e9sel\u00bb.<\/p>\n

La autora, Corinne Scown, Directora de An\u00e1lisis Tecnoecon\u00f3mico del JBEI, a\u00f1adi\u00f3: \u00abLa densidad energ\u00e9tica lo es todo cuando se trata de la aviaci\u00f3n y la coheter\u00eda, y aqu\u00ed es donde la biolog\u00eda puede brillar de verdad\u00bb. El equipo puede fabricar mol\u00e9culas de combustible adaptadas a las aplicaciones que necesitamos en esos sectores en r\u00e1pida evoluci\u00f3n\u00bb.<\/p>\n

Con el tiempo, los cient\u00edficos esperan convertir el proceso en una cepa bacteriana que pueda producir grandes cantidades de mol\u00e9culas de COP a partir de fuentes alimentarias de desechos vegetales (como residuos agr\u00edcolas no comestibles y matorrales eliminados para la prevenci\u00f3n de incendios forestales), lo que podr\u00eda convertirlo en el combustible neutro de carbono definitivo.<\/p>\n

\u00bfQui\u00e9n se apunta a un viaje espacial ecol\u00f3gico?[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row][vc_row css=\u00bb.vc_custom_1673952970609{margin-right: 100px !important;}\u00bb nt_row_loop_breakpoint=\u00bb%5B%7B%7D%5D\u00bb][vc_column][vc_separator border_width=\u00bb5\u2033 css=\u00bb.vc_custom_1673953191894{margin-top: 50px !important;margin-bottom: 50px !important;}\u00bb][\/vc_column][\/vc_row][vc_row css=\u00bb.vc_custom_1673952970609{margin-right: 100px !important;}\u00bb nt_row_loop_breakpoint=\u00bb%5B%7B%7D%5D\u00bb][vc_column width=\u00bb1\/2\u2033][vc_column_text]Fuente: quimica.es<\/a>[\/vc_column_text][\/vc_column][vc_column width=\u00bb1\/2\u2033][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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