I batteri producono migliori combustibili per l'alcol

Ingegnerizzando il processo metabolico del comune E. coli batteri, ricercatori dell'Università della California, Los Angeles (UCLA), hanno indotto il microrganismo a sfornare utili alcoli a catena lunga che hanno un potenziale come nuovi biocarburanti. I biocarburanti prodotti dai batteri hanno tra i cinque e gli otto atomi di carbonio, rispetto all'etanolo, che ha due atomi di carbonio.

Spinta proteica: I geni inseriti nei batteri di E. coli codificano per proteine ​​(strutture a forma di nastro e stringa) che convertono un precursore di amminoacidi (molecola verde e rossa) in alcoli che potrebbero essere utilizzati come biocarburanti.

Il maggior numero di atomi di carbonio fornisce ai biocarburanti tanta energia per gallone quanto la benzina; in confronto, l'etanolo ha il 30% di energia in meno rispetto alla benzina. E a differenza dell'etanolo, i nuovi biocarburanti sono compatibili con l'odierna infrastruttura della benzina, afferma James Liao , un professore di ingegneria chimica e biomolecolare dell'UCLA, che ha guidato la ricerca. Poiché gli alcoli a catena lunga non assorbono l'acqua con la stessa facilità dell'etanolo, potrebbero essere trasportati in tutto il paese negli oleodotti esistenti.

Gli alcoli a catena più lunga hanno anche un vantaggio rispetto al butanolo, un altro biocarburante a base di alcol, dice Liao. Gli alcoli a catena lunga si separano dall'acqua molto più facilmente del butanolo, quindi non avrebbero bisogno di una distillazione ad alta intensità energetica. Molte aziende, tra cui DuPont e BP, stanno cercando di commercializzare un processo per produrre l'alcol butanolo a quattro atomi di carbonio utilizzando microbi. Il gruppo di Liao ha anche progettato bug che producono butanolo e la sua tecnologia è stata concessa in licenza da Pasadena, CA, startup Gevo.

Liao e i suoi colleghi usano strumenti di biologia sintetica per armeggiare con il metabolismo degli amminoacidi di E. coli . Tutti gli organismi producono un gran numero di amminoacidi, che sono i mattoni delle proteine. I ricercatori riprogettano questa via metabolica in modo che verso la fine i composti precursori che normalmente verrebbero convertiti in amminoacidi si trasformino invece in alcoli a catena lunga.

Per fare questo, i ricercatori inseriscono geni nei batteri che li fanno produrre molecole precursori di amminoacidi innaturalmente lunghe che hanno più di sei atomi di carbonio. Hanno anche progettato due geni, uno da un tipo di lievito, uno da un batterio che produce formaggio, nel microbo. Questi geni modificati producono due nuove proteine ​​che possono convertire i precursori in alcoli da cinque a otto atomi di carbonio.

Le startup LS9 e Amyris Biotechnologies stanno già reingegnerizzando i microbi per produrre combustibili idrocarburici. Entrambi hanno in programma di iniziare la produzione commerciale dei loro combustibili entro il 2010.

Come nel caso del nuovo lavoro, sia LS9 che Amyris utilizzano la biologia sintetica, ricablando i sistemi metabolici dei microbi inserendo geni di altri organismi, ridisegnando geni noti e alterando le espressioni delle proteine. Ma gli approcci di Liao, LS9 e Amyris mirano tutti a un diverso tipo di percorso metabolico. I ricercatori di LS9 hanno riprogettato il metabolismo degli acidi grassi di E. coli , mentre Amyris sta armeggiando con i percorsi che producono composti naturali noti come isoprenoidi .

Liao dice che la via degli amminoacidi potrebbe avere un leggero vantaggio. È naturalmente più attivo nei batteri, quindi giocarci potrebbe essere più produttivo. Riteniamo che questo sia intrinsecamente un modo più efficiente per produrre questi composti, afferma. Quindi, potenzialmente, avremo un rendimento maggiore.

Il nuovo carburante alcolico a catena lunga ha attirato l'interesse delle aziende, secondo Liao. Ma la strada da percorrere è ancora lunga. Una grande sfida da superare potrebbe essere la tossicità degli alcoli a catena lunga per i batteri, afferma Chris Somerville , direttore dell'Energy Biosciences Institute presso l'Università della California, Berkeley. L'etanolo è mortale per i microbi a una concentrazione di circa il 14%. Il butanolo è ancora più tossico, uccidendo i microbi a una concentrazione di circa il 2%. Questa tossicità è uno dei maggiori problemi che affliggono i processi del butanolo. Fare un prodotto che è relativamente non tossico per la coltura, dice Somerville, è davvero importante per ottenere il rendimento.

Liao non pensa che la tossicità sarà un ostacolo allo spettacolo. Dice che i batteri potrebbero essere progettati per renderli più tolleranti all'alcol. Ma, dice, l'aumento della resa sarà nelle mani della società che concede in licenza la nuova tecnologia.

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