El almidón constituye el componente principal de muchos cereales y raíces y es una materia prima industrial muy importante. Actualmente, se produce mediante cultivos como el maíz a través de la fijación de CO₂ en la fotosíntesis. Es un proceso complejo que involucra alrededor de 60 reacciones bioquímicas, así como una intrincada regulación fisiológica en las plantas.
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| Créditos: Dominio público. |
Por ser una materia prima tan estratégica se necesitan con urgencia nuevas alternativas para el suministro sostenible de almidón y hacer frente a grandes desafíos, como la crisis alimentaria y el cambio climático. Por lo cual, crear rutas novedosas distintas de la fotosíntesis de las plantas para convertir el CO₂ en almidón es una misión importante y será una tecnología disruptiva.
Ahora, un equipo de científicos del Instituto de Biotecnología Industrial de Tianjin en China desarrolló un sistema híbrido con el que el CO₂ se reduce a metanol mediante un catalizador inorgánico y luego se convierte mediante enzimas primero en tres y seis unidades de azúcar de carbono y luego en almidón polimérico.
Esta vía anabólica del almidón artificial se basa en enzimas recombinantes diseñadas de muchos organismos de orígenes diferentes y se puede ajustar para producir amilosa o amilopectina a tasas y eficiencias excelentes en relación con otros sistemas de fijación de carbono sintético y según la métrica utilizada, incluso que cultivos de campo.
De esta manera, el estudio publicado en la revista Sciences demuestra que este almidón sintético de CO₂ podría ser más rentable que algunos cultivos tradicionales, puesto que se podría ahorrar el 90% de la tierra cultivable necesaria, además de reducir el impacto de los fertilizantes y los pesticidas en el ambiente, facilitando la transición hacia una bioeconomía neutra en carbono. De acuerdo a Ma Yanhe, coautor del estudio:
Durante mucho tiempo, los investigadores han intentado mejorar el proceso de la fotosíntesis, con la esperanza de aumentar la tasa de conversión de dióxido de carbono y la eficiencia de la utilización de la energía lumínica
En comparación con el maíz, que es una de las fuentes más habituales de este nutriente, la tasa de síntesis de almidón mediante esta forma artificial es 8,5 veces superior, según el estudio. Los investigadores optimizaron sistemáticamente este sistema híbrido utilizando la segregación espacial y temporal al abordar cuestiones como la competencia del sustrato, la inhibición del producto y la adaptación termodinámica.
El equipo de investigadores espera que su trabajo abra una ventana para la fabricación industrial sostenible de almidón a partir de CO₂.
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