Después de la síntesis de dióxido de carbono en almidón por primera vez en el mundo, en septiembre del año pasado, el equipo chino de científicos se dio cuenta una vez más de que el dióxido de carbono puede convertirse en tesoros.
Investigaciones más recientes realizadas conjuntamente por el grupo de investigación Xia Chuan de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China, el grupo de investigación Yu Tao del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen, la Academia de Ciencias de China y el grupo de investigación Zeng Jie de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han demostrado que el dióxido de carbono se puede reducir y sintetizar eficientemente mediante electrocatálisis, combinado con biosíntesis, a ácido acético de alta concentración, que se puede sintetizar en glucosa y ácidos grasos utilizando microorganismos.
El 28 de abril, hora de Beijing, el resultado se publicó como artículo de portada en la revista internacional Nature Catalysis. “Este trabajo asegura una nueva tecnología para la síntesis artificial y semiartificial de ‘alimentos’”, dijo Li Can, académico de la Academia China de Ciencias y director del Comité de Catálisis de la Sociedad China de Química.
El primer paso en la “transformación” del dióxido de carbono es convertirlo en ácido acético en condiciones suaves. Como el ácido acético no solo es el componente principal del vinagre, sino también una excelente fuente de carbono biosintético, que se puede convertir en otras sustancias biológicas como la glucosa. Los investigadores mejoraron la eficiencia de conversión de dióxido de carbono en ácido acético a través de un nuevo dispositivo de reacción electrolítica de estado sólido, logrando la preparación continua de una solución acuosa de ácido acético con una pureza del 97% durante más de 140 horas. Los expertos de la industria también consideran que esto es lo más destacado de este estudio.
El segundo paso en la “transformación” del dióxido de carbono es permitir que los microorganismos produzcan glucosa. “Saccharomyces cerevisiae se usa principalmente para la fermentación de queso, pan al vapor, vino y otros alimentos, y también se usa a menudo como organismo modelo para la fabricación microbiana y la investigación en biología celular”. Yu Tao dijo que el proceso de usar Saccharomyces cerevisiae para sintetizar glucosa a partir de ácido acético funciona como si los microbios “comieran vinagre”. Saccharomyces cerevisiae sintetiza glucosa a través de “comer vinagre” constantemente.
“Sin embargo, la propia Saccharomyces cerevisiae también metaboliza parte de la glucosa y, como tal, el rendimiento no es muy bueno”, declaró Yu Tao. Se eliminó la capacidad de Saccharomyces cerevisiae para metabolizar dos elementos enzimáticos sospechosos de tener la capacidad de metabolizar la glucosa. Los elementos de glucosa fosfatasa de pantoea y Escherichia coli se insertaron para aumentar su capacidad de acumular glucosa. Yu Tao dijo que estas dos enzimas podrían “abrir un nuevo camino” para convertir las moléculas de fosfato en otras vías de levadura en glucosa, aumentando la capacidad de la levadura para acumular glucosa. El rendimiento de glucosa de la cepa de levadura modificada alcanza los 2.2 g/L y el rendimiento aumenta en un 30%.
Deng Zixin, académico de la Academia de Ciencias de China y director del Laboratorio Estatal Clave de Metabolismo Microbiano de la Universidad Jiaotong de Shanghai, cree que este trabajo de investigación abre una nueva estrategia para preparar productos alimenticios.
En los últimos años, con el rápido aumento en la generación de electricidad con nueva energía, la tecnología de electrorreducción de dióxido de carbono tiene el potencial de competir con los procesos químicos tradicionales que dependen de la energía fósil. Por lo tanto, el estudio de procesos eficientes para la preparación de productos químicos y combustibles de alto valor agregado por electro-reducción de dióxido de carbono es considerado por la comunidad académica como una de las direcciones de investigación importantes para lograr cero emisiones de carbono.
El desarrollo del reactor de electrolito de estado sólido resuelve de manera efectiva el problema de separar los productos líquidos de electrorreducción del dióxido de carbono y puede proporcionar de forma continua y estable portadores de electrones líquidos para la fermentación microbiana. La ventaja de los microorganismos es que tienen una gran diversidad y pueden sintetizar muchos compuestos que no se pueden producir artificialmente o que son demasiado ineficientes. Zeng Jie dijo: “A continuación, estudiaremos la homogeneidad y la compatibilidad de las dos plataformas de electrocatálisis y biofermentación”.
Fuente: Confirmado
