Recursos de la madera en lugar de petróleo

La transformación de la madera y de sus componentes en bioproductos se ha convertido en una de las principales líneas de investigación en la que centran esfuerzos especialistas en energías renovables. Sustituir el plástico que proviene del petróleo por otros plásticos más biodegradables que sean más fáciles de reciclar y que pueden provenir de la madera de árboles y plantas es posible.

La investigadora soriana Davinia Salvachúa (Almazán 1984) trabaja desde hace seis años, como científica titular, en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables, de Colorado (EEUU) y desde hace dos en una línea de investigación que aporta luz en este campo. Su investigación está centrada en el estudio de la degradación de la lignina a través del uso de hongos de podredumbre blanca, para valorizar este componente de la madera y emplearlo en la elaboración de bioproductos. La lignina es un recurso renovable que puede reemplazar al petróleo en determinados usos, además también permitiría reducir los gases del efecto invernadero.

La lignina es la parte dura y marrón de la madera que da rigidez a las plantas y las protege de las enfermedades y es una de las principales fuentes de carbono orgánico en la naturaleza, mientras que los hongos de podredumbre blanca, como por ejemplo, el Pleurotus eryngii, cuyo nombre común es la seta de cardo , se caracterizan por degradar preferencialmente la lignina de la madera (el residuo que se obtiene es blanco al estar enriquecido en celulosa).

Esta doctora en Biología explica que tras seis años de investigación  «hemos conseguido transformar productos de degradación de lignina en moléculas de valor añadido como el ácido ‘mucónico’ o ‘ketoadípico ’»,  y agrega que esta producción se realiza biológicamente en biorreactores con bacterias modificadas genéticamente. El ácido ‘mucónico’ o ‘ketoadípico’ puede reemplazar potencialmente moléculas que se originan a partir del petróleo y generar propiedades similares o incluso mejoradas, algunos de estos materiales son, por ejemplo, el nylon , muy empleado en la ropa, los plásticos para botellas de aguas o los que se usan para la fabricación de piezas de coches y en las turbinas de los aerogeneradores, es decir, un abanico amplio para los usos en la industria. 

Uno de los mayores retos a los que se enfrentan los investigadores de este campo para valorizar la lignina maderable es cómo obtener los productos de degradación. Para ello emplean bacterias o catálisis química para intentar degradar la lignina, pero los rendimientos son todavía bajos, en torno al 20%, «por esta razón estoy muy entusiasmada con mi proyecto», significa Salvachúa, quien destaca que los hongos de podredumbre blanca pueden degradar la lignina eficientemente y una vez que se puedan modificar genéticamente se podrá valorar estos componentes de la lignina para ser empleados como sustitutos del petróleo en bioproductos. Los azúcares de la lignocelulosa también se podrán convertir  en biocombustibles, un proyecto en el que también trabaja de manera paralela. 

Por ese motivo, es tan importante conocer el metabolismo de estos hongos y eso es precisamente  lo que ha conseguido la experta soriana en su investigación que todavía no está concluida. «Hemos comenzado a descifrar su metabolismo y su sistema de carreteras», indica Davinia Salvachúa, quien destaca que de los hongos de podredumbre blanca se pueden utilizar ciertos compuestos aromáticos como fuente de carbono. Para entender cómo fluye el carbono en estos hongos, en el laboratorio de Estados Unidos ha realizado diferentes ensayos. «Los hemos alimentado con productos de degradación de la lignina, que son compuestos aromáticos, y hemos estudiado su crecimiento aplicando técnicas sofisticadas como la metabolómica, proteómica y transcriptómica», explica la experta.

En este periodo, Salvachúa solo ha trabajado con dos hongos y tres compuestos aromáticos, sin embargo, cada organismo es un mundo y «la respuesta metabólica frente a diferentes compuestos aromáticos puede ser muy diversa, así que seguiremos muchos años en esta línea de investigación»,  aclara la experta, quien señala que «también va a ser necesario desarrollar herramientas genéticas en estos organismos». 

La principal razón por la que esta bióloga ha elegido este campo para investigar es por los beneficios sociales que pueden reportar los avances. En la actualidad, una de las razones por las que  biorrefinerías lignocelulósicas no consiguen competir con las refinerías basadas en petróleo es porque la lignina solo se utiliza para generar energía a través de un proceso de combustión, «pero si somos capaces de convertir la lignina en moléculas de valor añadido, la posibilidad de utilizar la lignocelulosa  como precursor de biocombustibles y bioproductos son mucho más elevadas», concluye. 

Los datos preliminares que la joven soriana ha obtenido en estos dos años estudiando lo hongos de podredumbre blanca le han servido para entrar en el programa Early Career Award , del Departamento de Energía de Estados Unidos. Se trata de un proyecto de cinco años para jóvenes que están iniciando su carrera como investigadores principales, lo que le permite ahondar en las investigaciones con hongos durante cinco años más. Se trata de un prestigioso premio que este año el gobierno americano lo ha concedido a 73 investigadores de diferentes categorías, de los cuales solo siete dentro de la rama de investigación biológica y medioambiental, en el grupo de estos siete se encuentra Davinia Salvachúa.