Una levadura genéticamente modificada permite convertir agave en etanol

Se trata de una cepa de Saccharomyces cerevisiae desarrollada por investigadores brasileños que puede expandir considerablemente las posibilidades de producción del biocombustible. Los científicos han registrado una solicitud de patente referente a la misma ante el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial de Brasil

Por Julia Moióli  |  Agência FAPESP – Científicos de la Universidad de Campinas (Unicamp), en Brasil, han desarrollado una cepa genéticamente modificada de la levadura Saccharomyces cerevisiae capaz de digerir el principal hidrato de carbono presente en el agave o maguey, un tipo de planta suculenta muy común en México y en el nordeste brasileño.

Con esta innovación, dicha planta adquiere un potencial como para convertirse en una de las más importantes materias primas destinadas a la producción de etanol en los ambientes semiáridos. Y este biocombustible cumple un papel fundamental en el contexto de cambio climático. En tal sentido, los investigadores han registrado una solicitud de patente ante el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) de Brasil que lleva el número BR 10 2024 009105 1.

Se conoce al maguey debido a que es la planta con la cual se elabora la bebida alcohólica destilada llamada tequila, y más recientemente ha venido adquiriendo fama como opción sana de edulcorante. En Brasil, su producción se destina únicamente a la producción de fibra de sisal y se desecha gran parte de su biomasa.

Según los investigadores, esta biomasa aún no se emplea en la producción de etanol biocombustible fundamentalmente debido a la necesidad de lograr una mayor eficiencia en la conversión de los azúcares de la planta. Su principal azúcar es un polímero de fructosa llamado inulina, cuya digestión requiere de una enzima que no se encuentra naturalmente presente en la Saccharomyces cerevisiae, la levadura que se utiliza en la industria para producir etanol.

Para la fermentación del tequila, por ejemplo, es necesario concretar inicialmente un proceso de hidrólisis, que rompe ese carbohidrato transformándolo en azúcares menores que, entonces sí, la levadura logra digerir. La alternativa radica en trabajar con otros hongos naturales, que consuman naturalmente la inulina; pero aún no se han hallado opciones con la eficiencia que requieren los procesos industriales.

Para que el agave se vuelva factible como materia prima para la fabricación de etanol, investigadores del Laboratorio de Genómica y Bioenergía del Instituto de Biología (LGE-IB) de la Unicamp aplicaron estrategias de ingeniería genética y crearon una nueva cepa de S. cerevisiae.

“Existe un hongo patógeno del agave que se alimenta de éste mediante la acción de una enzima específica”, explica Ana Clara Penteado David, investigadora del LGE y autora del proyecto de maestría que dio origen a la levadura genéticamente modificada. “Lo que hicimos fue agregar esa enzima a la S. cerevisiae, lo que, de acuerdo con las pruebas de laboratorio, la dotó de la capacidad de transformar el azúcar del agave en etanol.”

“De este modo, el agave adquiere potencial como para expandir el uso del etanol en automóviles normales, abastecer vehículos híbridos con baterías impulsadas con ese combustible y también componer los sustainable aviation fuels, que son los combustibles sostenibles de aviación, con etanol como materia prima principal”, afirma Fellipe da Silveira Bezerra de Mello, docente e investigador del LGE-IB-Unicamp y uno de los directores del trabajo. “Esto también obedece a la ventajosa ubicación de liderazgo mundial que ocupa Brasil en el sector, con su historial y su tradición.”

Aparte de la aplicación en la industria de biocombustible, la idea de los investigadores es que la patente pueda ser útil también en el sector alimenticio, que utiliza la inulina en la producción de fructosa y jarabes.

El Programa Brave

El desarrollo de la nueva cepa de S. cerevisiae forma parte del programa Brazilian Agave Development (Brave), o en castellano, Desarrollo del Agave Brasileño, una colaboración en la cual toman parte, además de la Unicamp, la multinacional petrolífera Shell e instituciones educativas y de investigación tales como Senai Cimatec, la Universidad Federal de Recôncavo de Bahía (UFRB), la Universidad de São Paulo (USP) y la Universidade Estadual Paulista (Unesp). De acuerdo con Gonçalo Pereira, docente del IB-Unicamp y director del trabajo, el Brave tiene por objeto transformar al agave en la “caña de azúcar del semiárido” en términos de productividad.

“El mundo cuenta con más áreas de semiárido que de bosques, pero curiosamente, nunca desarrollamos efectivamente tecnologías específicas para este tipo de vegetación”, dice Pereira. “Ahora pretendemos revertir este cuadro y viabilizar el sertón brasileño, que suma 105 millones de hectáreas [de un total de 850 millones de hectáreas del país], para la producción del agave. Con 10 millones de hectáreas ya logramos producir más que el doble del etanol que se produce actualmente."

“Es importante recordar que esta planta se adapta perfectamente a este ambiente, debido especialmente a las estructuras llamadas estomas, que le permiten capturar el dióxido de carbono necesario para efectuar la fotosíntesis durante el período de la noche, que es más fresco, para convertirlo en un ácido. En tanto, durante el día, esas estructuras se mantienen cerradas para no perder agua”, explica Pereira.

Si bien se ha dado el primer paso fundamental en esa dirección, aún quedan obstáculos que han de superarse, como lo es la eliminación de las sustancias tóxicas para la levadura del jugo del maguey.