Una salida para el biocombustible

Los cultivos sembrados espec¨ªficamente para hacer biocombustible son inconvenientes desde el punto de vista ecol¨®gico y alimentario, pero hay una posibilidad mucho m¨¢s interesante: aprovechar los residuos de los cultivos alimentarios normales, que ahora no valen para nada; el problema es que son le?osos (tienen lignina) y por ello extremadamente dif¨ªciles de digerir para iniciar el proceso. Ruben Vanholme y sus colegas de Gante (B¨¦lgica), Dundee (Reino Unido) y Madison (Wisconsin, EE UU) descubren ahora una enzima (CSE, o cafeoil shikimato esterasa) implicada en la s¨ªntesis de la lignina y cuyas mutaciones reducen mucho la cantidad de ese compuesto indigerible y as¨ª multiplican por cuatro la eficacia de su digesti¨®n para hacer biofuel.

La fiebre de los biocombustibles que caracteriz¨® las postrimer¨ªas del siglo XX ha bajado muchos grados en los ¨²ltimos a?os, principalmente porque los cultivos dedicados espec¨ªficamente a su producci¨®n compiten por valiosos recursos de tierra y agua con la funci¨®n primordial de la agricultura, que es alimentar a la poblaci¨®n y al ganado.

Una alternativa aceptada generalmente, al menos sobre el papel, es la utilizaci¨®n de plantas no comestibles ¡ª¨¢rboles de crecimiento r¨¢pido como el chopo y el eucalipto, por ejemplo¡ª o, mejor a¨²n, los residuos que quedan de los cultivos convencionales tras la cosecha del grano, que en la actualidad son m¨¢s un estorbo que otra cosa.

Los biocombustibles no est¨¢n bien vistos porque compiten por recursos naturales

Ninguna de estas fuentes energ¨¦ticas potenciales competir¨ªa con la producci¨®n de alimentos, lo que las convierte en una buena opci¨®n. El problema es que todas ellas son le?osas, y la lignina ¡ªla mol¨¦cula fundamental de los tejidos le?osos¡ª es extremadamente dif¨ªcil de digerir para generar los az¨²cares necesarios para la producci¨®n del biocombustible, sea etanol u otro. Este es el escollo que puede disipar el descubrimiento que los cient¨ªficos han presentado este jueves en Science.

Vanholme y sus colegas han identificado un nuevo gen fundamental en la ruta biosint¨¦tica de la lignina, la serie de reacciones qu¨ªmicas encadenadas que fabrican ese producto en las c¨¦lulas vegetales. Lo han hecho trabajando en Arabidopsis ¡ªuna mala hierba que los bi¨®logos vegetales utilizan como sistema modelo por sus grandes ventajas para la investigaci¨®n gen¨¦tica¡ª, pero sus conclusiones pueden aplicarse a cualquier otra planta le?osa, o con residuos le?osos.

Sally Benson, directora del Proyecto Global del Clima y la Energ¨ªa de la Universidad de Stanford, que ha financiado parte de la investigaci¨®n, considera los resultados ¡°un descubrimiento apasionante y fundamental que ofrece una estrategia alternativa para alterar la lignina en las plantas, y que tiene el potencial de incrementar enormemente la eficacia de la conversi¨®n de los cultivos energ¨¦ticos en biocombustible¡±. Curiosamente, el GCEP de Stanford recibe apoyo econ¨®mico de industrias petroleras, energ¨¦ticas y de automoci¨®n (ExxonMobil, GE, Schlumberger y Toyota), que han aportado 150 millones de d¨®lares (113 millones de euros) al proyecto desde 2002.

Las c¨¦lulas vegetales no solo poseen una membrana externa basada en compuestos grasos (l¨ªpidos), como sus hom¨®logas del mundo animal, sino tambi¨¦n una pared celular resistente y r¨ªgida. Esa pared celular est¨¢ hecha sobre todo de lignina y celulosa. Aunque la celulosa es f¨¢cilmente digerible por m¨¦todos convencionales para producir glucosa ¡ªque a su vez se puede fermentar para producir etanol u otros compuestos ¨²tiles como biocombustible¡ª, la lignina forma una especie de cemento que rodea a la celulosa y la hace inaccesible a las estrategias de digesti¨®n, salvo que se utilicen m¨¦todos muy agresivos, energ¨¦ticamente costosos y da?inos para el medio ambiente.

La utilizaci¨®n de plantas mutantes para la enzima CSE reducir¨ªa ¡ªcomo ya se ha demostrado en el modelo Arabidopsis¡ª los niveles de lignina en la pared celular, cuadruplicando la accesibilidad de la celulosa para los m¨¦todos de digesti¨®n suaves y sostenibles. La idea no solo servir¨ªa para la generaci¨®n de biocombustible, sino tambi¨¦n para la fabricaci¨®n de papel. Las industrias papeleras se cuentan ahora entre las m¨¢s contaminantes, debido entre otras cosas a la necesidad de degradar la lignina con medios agresivos.

El hallazgo servir¨ªa tambi¨¦n para la fabricaci¨®n m¨¢s limpia de papel

La t¨¦cnica que han usado Vanholme y sus colegas es el knock-out (KO), o inactivaci¨®n en el laboratorio del gen que codifica (o significa) la CSE, que ha resultado una enzima clave en la s¨ªntesis de la lignina, un hecho que se desconoc¨ªa hasta ahora y que, en s¨ª mismo, supone un hallazgo notable.

Las plantas KO no solo tienen un 36% menos de lignina en sus paredes celulares, sino que la lignina remanente muestra una estructura alterada que la hace menos resistente. Las dos circunstancias combinadas elevan la tasa de conversi¨®n de la celulosa en glucosa del 18% t¨ªpico de las plantas normales a un 78%, sin necesidad de tratamientos radicales.

La idea de los cient¨ªficos es buscar entre las plantas energ¨¦ticas le?osas ¡ªchopos, eucaliptos y cultivos alimentarios que dejen residuos aprovechables¡ª formas mutantes naturales que tengan afectado el gen CSE. De no aparecer ninguna, el gen puede ser inactivado con t¨¦cnicas de ingenier¨ªa gen¨¦tica en cualquiera de esas plantas. En el segundo caso, las plantas alteradas deber¨ªan considerarse formalmente cultivos transg¨¦nicos, lo que podr¨ªa plantear resistencias ecologistas y de opini¨®n p¨²blica en Europa, aunque seguramente no en el resto del mundo.

En cualquier caso, una informaci¨®n pedag¨®gica y transparente puede ayudar a disipar los temores sobre las plantas transg¨¦nicas, sobre todo si se tiene en cuenta que en este caso las plantas no estar¨ªan destinadas a la alimentaci¨®n, sino a obtener un tipo de combustible alternativo a la gasolina.