Investigadores crearon una enzima que podría ser clave para la bioeconomía forestal

Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de Estados Unidos y la Universidad Estatal de Washington han descubierto una nueva forma de acelerar el proceso de descomposición de la madera utilizando una enzima artificial. Este avance podría permitir la transformación del carbono almacenado en la madera en biocombustibles para la aviación y otros productos valiosos de manera más fácil y rentable.

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Investigadores crearon una enzima que podría ser clave para la bioeconomía forestal  

Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de Estados Unidos y la Universidad Estatal de Washington han descubierto una nueva forma de acelerar el proceso de descomposición de la madera utilizando una enzima artificial. Este avance podría permitir la transformación del carbono almacenado en la madera en biocombustibles para la aviación y otros productos valiosos de manera más fácil y rentable. 

El foco de su investigación es la lignina, la sustancia renovable más abundante del mundo. La lignina se encuentra en las paredes celulares de los árboles y las plantas, proporcionándoles resistencia estructural y ayudando a transportar agua y minerales a través de sus ramas. 

La lignina es un subproducto no deseado de la industria de la pulpa y el papel, ya que debilita el papel y causa decoloración. Aunque los métodos para separar la lignina de la pulpa de madera han mejorado con el tiempo, descomponer la estructura molecular compleja de esta sustancia leñosa en sus componentes básicos, azúcares simples y dióxido de carbono, sigue siendo un desafío formidable. 

Impulsados por el descubrimiento de un hongo de podredumbre blanca que prospera en los troncos y posee una notable habilidad para descomponer la lignina, los investigadores se adentraron en el estudio de dicho hongo y sus enzimas, las cuales son proteínas que aceleran las reacciones bioquímicas en organismos vivos. Basándose en su profundo conocimiento de este proceso natural, los científicos lograron desarrollar una enzima artificial capaz de emular la eficiencia y rapidez de la naturaleza, amplificando aún más la velocidad y eficacia de las reacciones químicas deseadas. 

La innovación de los científicos se centra en un péptido sintético que imita la estructura de las proteínas que se encuentran en los seres vivos. Esta versión sintética, llamada peptoides, puede adaptarse para ofrecer los beneficios de las enzimas naturales mientras supera sus limitaciones. La enzima artificial creada tiene múltiples sitios activos en comparación con las enzimas naturales, lo que aumenta la cantidad de reacciones que pueden tener lugar y acelera significativamente la tasa de conversión. 

Los peptoides se organizan en tubos y láminas a nivel nanométrico, lo que incrementa considerablemente la superficie disponible para las reacciones y se pueden adaptar específicamente para optimizarlas. 

En comparación con los enfoques centrados en la recolección de enzimas naturales frágiles que se degradan con el tiempo, las enzimas artificiales son más estables y rentables. Además, requieren temperaturas más bajas, consumen menos energía y son más respetuosas con el medio ambiente que los métodos químicos para descomponer la lignina. 

Ahora que el equipo de investigación ha desarrollado la primera enzima inspirada en la naturaleza capaz de digerir eficientemente la lignina y producir compuestos que podrían utilizarse en biocombustibles o producción química, los investigadores se están enfocando en optimizar y escalar el proceso, aprovechando una vez más el concepto de biomimética, que estudia a la naturaleza como fuente de inspiración de tecnologías innovadoras. 

Sus esfuerzos continuos buscan mejorar la enzima para aumentar la conversión de lignina y generar productos selectivos a una escala mucho mayor con una eficiencia aún mayor. En última instancia, su investigación podría sentar las bases para nuevos procesos de producción a escala industrial que reemplazarían a los basados en el petróleo. 

La colaboración entre el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y la Universidad Estatal de Washington se dedica a aprovechar la ciencia, ingeniería y análisis de vanguardia de ambas organizaciones para transformar plantas modificadas y residuos biológicos en materiales y productos químicos valiosos. 

Fuente: Portal Bioeconomía