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Investigación[Top]
http://www.biotechnologyforbiofuels.com/content/pdf/1754-6834-3-5.pdf
La levadura Saccharomyces cerevisiae ha sido un organismo tradicional para la producción de etanol (a partir de sustratos sacáridos como la glucosa o la sacarosa), mucho antes de la «era del etanol biocombustible». Hasta hace poco, el etanol se producía por fermentación, sobre todo para la producción de bebidas. Con la llegada de la «era del etanol biocombustible» y la tendencia a utilizar biomasa lignocelulósica como «materia prima etanólica de segunda generación», los científicos han comenzado a conferir a Saccharomyces cerevisiae la flexibilidad metabólica necesaria para utilizar (y fermentar) dos importantes azúcares que están presentes en la biomasa lignocelulósica pretratada: (1) la glucosa y (2) la xilosa. La Saccharomyces cerevisiae nativa es fundamentalmente una «utilizadora de glucosa» y no tiene capacidad metabólica para utilizar la xilosa, una pentosa (es decir, un azúcar con 5 átomos de carbono) muy abundante en la biomasa lignocelulósica pretratada. Gracias al empleo de técnicas biológicas moleculares, se han podido desarrollar cepas de S. cerevisiae recombinante que pueden utilizar y fermentar la xilosa para producir etanol. Sin embargo, muchas de estas cepas tienen un bajo rendimiento a la fermentación. Uno de los problemas reside en el transporte de xilosa a la célula. Un grupo de científicos de la Universidad de Lund (Suecia) afirman que en las cepas de S. cerevisiae recombinante utilizadoras de xilosa, este azúcar es «transportado por transportadores inespecíficos de hexosa con poca afinidad por la xilosa». El ineficiente transporte de la xilosa en la célula se traduce inevitablemente en una baja tasa de utilización y un bajo rendimiento etanólico. Existen informes recientes de mejora en el transporte y la utilización de la xilosa mediante «la expresión independiente de los transportadores heterólogos» (Gxf1, Sut1 y At5g5920). Sin embargo, los estudios se refieren a distintas cepas. David Runquist y sus colegas de la Universidad de Lund han investigado los tres transportadores en idénticas condiciones de crecimiento. Se ha observado una relación directa entre la cinética de transporte de cada uno de los transportadores y la utilización de la xilosa, en «condiciones de transporte limitadas». Los resultados también «apuntan a la importancia de formular una estrategia apropiada de cofermentación de etanol industrial a partir de biomasa lignocelulósica». El estudio completo se ha publicado en la revista de Internet Biotechnology for Biofuels. [Top]
Un estudio revela la presencia de nemátodos parásitos en las hierbas utilizadas para la producción de biocombustible
http://web.extension.illinois.edu/state/newsdetail.cfm?NewsID=17354
En una nota de prensa, la Universidad de Illinois Extension informa de que «los investigadores del Instituto de Biociencia Energética (EBI) de la Universidad de Illinois han descubierto la presencia generalizada de nemátodos fitoparásitos en el primer estudio de nemátodos en el Miscanthus y el Panicum virgatum utilizados para producir biocombustibles». En la categoría de hierbas, el Miscanthus y el Panicum virgatum se consideran «materias primas de segunda generación (lignocelulósicas)» prometedoras para la producción de etanol biocombustible. El estudio de nemátodos se realizó entre 2008 y 2009 en parcelas de Miscanthus y Panicum virgatum de Illinois, Georgia, Iowa, Kentucky, Dakota del Sur y Tennessee. El equipo encabezado por el investigador asociado de posdoctorado, Tesfamariam Mekete, halló dos especies de nemátodos que se ha observado que reducen la biomasa en la mayoría de los huéspedes monocotiledóneos. Aunque todavía se desconocen sus «umbrales nocivos» en las hierbas objeto de estudio, las densidades demográficas de estos nemátodos (en comparación con otros huéspedes monocotiledóneos) pueden constituir un riesgo para la producción de biocombustibles. Según Mekete, «los altos niveles de nemátodos que hemos encontrado en nuestro estudio y los síntomas de los daños observados en las raíces infectadas indican que el parasitismo puede contribuir al descenso de la producción biomásica». Los investigadores estudian ahora los umbrales nocivos de los nemátodos lesionadores, noduladores y de aguja para el Miscanthus y el Panicum virgatum en condiciones de invernadero. «Futuros estudios analizarán la idoneidad del huésped y de la dinámica demográfica de los nemátodos más prevalentes asociados a estas hierbas perennes». Política y economía[Top]
Un estudio de la Universidad de Purdue analiza los efectos globales del etanol de maíz de EE.UU. sobre los cambios en los usos del suelo y las emisiones de GEI
http://www.aibs.org/bioscience-press-releases/resources/Hertel.pdf
Un reciente artículo publicado por Thomas Hertel de la Universidad de Purdue, junto con un grupo de científicos de la Universidad de California-Berkeley, analiza cómo el incremento obligatorio de la producción de etanol de maíz en Estados Unidos «desencadenará cambios en los usos del suelo tanto a nivel nacional como en el resto del mundo». Un escenario de cambios de uso del suelo en este caso es la conversión adicional de tierras por parte de los agricultores para cultivar biocombustibles (por ejemplo, el maíz). El artículo se ha publicado en la edición de marzo de 2010 de la revista Bioscience. Según la nota de prensa de la revista, «este análisis combina datos ecológicos con un modelo económico global de comercio y producción para pronosticar los efectos que tendrá la producción estadounidense de etanol de maíz sobre las emisiones de dióxido de carbono generadas por los cambios en los usos del suelo en 18 regiones del planeta». Los investigadores han observado que si se integra en el análisis «la respuesta mediada por el mercado y el uso de subproductos», la conversión de tierras de cultivo se reduce en un 72 % de las tierras utilizadas para materias primas del etanol. Esto supone una emisión de 800 gramos del GEI (gas de efecto invernadero) dióxido de carbono por megajulio. El estudio llega a la conclusión de que este valor sería suficiente para contrarrestar los efectos positivos que se atribuyen al etanol de maíz como medio para reducir el calentamiento global. [Top]
http://www.rethinking2050.eu/
Un informe elaborado por el Consejo Europeo de las Energías Renovables (EREC) traza una «perspectiva de energía 100 % renovable para la Unión Europea». En el informe se hace hincapié en que la UE necesita «coraje para liderar la búsqueda de una solución al dilema del clima y la energía, adoptando un claro compromiso por una energía 100 % renovable con miras al horizonte de 2050». Titulado «Rethinking 2050» («Reflexionando el 2050»), el informe del EREC analiza los efectos que tendría un sistema energético de este tipo sobre el suministro de energía y las emisiones de CO2 en Europa, al tiempo que describe sus ventajas económicas, ambientales y sociales. Presenta «una vía hacia un sistema energético 100 % renovable para la UE». Entre las principales conclusiones del informe (reflejadas en la web thebioenergysite) cabe destacar las siguientes: (1) las diferentes tecnologías energéticas pueden contribuir a establecer un suministro energético plenamente sostenible en 2050 siempre que reciban un firme apoyo político, público y económico; (2) el despliegue de las energías renovables en 2020 reducirá las emisiones anuales de CO2 generadas por la energía en unos 1.200 megatones en comparación con las emisiones de 1990; (3) la UE podría reducir sus emisiones de CO2 relacionadas con la energía en más de un 90 %, y esta reducción se traduciría en un beneficio adicional total de 3,8 billones euros en 2050; (4) para conseguir un suministro energético 100 % renovable, deberían adoptarse una serie de medidas bien definidas y coherentes, como la aplicación plena y eficaz de la nueva Directiva de energías renovables (2009) en los 27 Estados miembros de la Unión, el establecimiento de objetivos legalmente vinculantes de implantación de las energías renovables para 2030, la puesta en marcha de soluciones energéticas híbridas y centrales eléctricas virtuales, y nuevas soluciones de transporte y el proyecto de Ciudades Inteligentes 2050. El informe completo se puede obtener en la página web www.rethinking2050.eu. Procesos y producción[Top]
Propiedades de los cultivos de maíz, soja y pasto aguja triturados como materias primas bioenergéticas
Un reciente estudio realizado por científicos de la Universidad de Purdue (Estados Unidos) demuestra que «los productores de biocombustibles que trituran el pasto aguja para facilitar su fluencia podrían ahorrar tiempo, energía y dinero dejando de hacerlo».(El pasto aguja o Panicum virgatum es una materia prima lignocelulósica potencial para la producción de etanol biocombustible.) El estudio de la Universidad de Purdue «analiza el tamaño de las partículas, la distribución de los tamaños de las partículas y los cambios morfológicos de tres materias primas (pasto aguja, granos de maíz y semillas de soja) procesadas por una trituradora de martillos con filtros de tres tamaños (6,4 mm, 3,2 mm y 1,6 mm). En el estudio se dice que «mientras el maíz y la soja [triturados] son redondos y esféricos, el pasto aguja adopta una forma más parecida a la de una cerilla, de modo que los trozos se enganchan y pierden fluencia, según el catedrático adjunto y miembro del equipo investigador, Klein Ileleji. Se dice que el «atasco» no es bueno en ninguna instalación de producción de biocombustibles. El pasto aguja no es una materia prima con buena «fluencia» y el triturado no cambia necesariamente sus características morfológicas, que son importantes en este sentido. El catedrático adjunto Sr. Ileleji afirma que los productores podrían ahorrar dinero si dejasen de triturar el pasto aguja cuando se acomode a los filtros de 6,4 mm. Los detalles del estudio se han publicado en la revista Transactions of the ASABE (American Society of Agricultural and Biological Engineers). Materias primas[Top]
http://www.fis.com/fis/worldnews/worldnews.asp?monthyear=&day=23&id=35965&l=e&special=0&ndb=0
La Tilapia es el pez más cultivado en Brasil, con un 38 % de la producción nacional. El principal productor de Tilapia del país es Ceará. Uno de los problemas que entraña en cultivo de la Tilapia es la gestión de grandes cantidades de vísceras, que hasta hace poco no tenían uso alguno para los productores. El aceite de pescado residual de las tripas de Tilapia podría utilizarse como materia prima para producir biodiésel. Con este objetivo, la Fundación Núcleo de Tecnología Industrial de Ceará (NUTEC) «trabaja en un proyecto pionero en la investigación de la producción de biodiésel a partir de vísceras de Tilapia». En el marco de este proyecto, el Laboratorio de Referencia del Biodiésel (LARBIO) se ocupa de recolectar y almacenar la materia prima y de producir el biodiésel. Según el coordinador de LARBIO, Jackson Malveira, este proyecto se ha enviado al Banco del Nordeste de Brasil y está en fase de evaluación. [Top]
http://www.purdue.edu/newsroom/research/2010/100413MorganAlgae.html
Un grupo de investigadores de la Escuela de Ingeniería Química de Purdue han recibido recientemente una subvención federal, junto con la Universidad del Estado de Iowa, para crear algas diseñadas genéticamente para producir biodiésel ecológico. En el laboratorio, los investigadores cultivan algas en un «biorreactor» para estudiar vías específicas de almacenamiento de lípidos. Los lípidos acumulados se convertirán posteriormente en biodiésel. Se creará un mapa de flujos que revelará la velocidad de las reacciones a lo largo de numerosas «vías metabólicas» en las algas. Se trata de información importante que permitirá a los investigadores diseñar algas capaces de almacenar mayor cantidad de lípidos. Los investigadores también desarrollarán algas capaces de prosperar en ambientes a mayor temperatura, que las algas naturales no toleran, con fines de descontaminación. Además, se realizarán estudios de «asimilación de carbono» para favorecer el almacenamiento de lípidos. Arvind Varma, Profesor Distinguido R. Games Slayter de Ingeniería Química y Director de la Escuela de Ingeniería Química de Purdue, cree «en la importancia de este trabajo, que trata de reducir nuestra dependencia nacional de los combustibles fósiles y nuestra huella de carbono». [Top]
http://www.ars.usda.gov/is/pr
Los científicos del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de Estados Unidos estudian la Camelina sativa como cultivo bioenergético para la producción de queroseno con destino a la industria militar y aeronáutica. El Departamento de Agricultura y el Departamento de la Armada y algunas partes interesadas de la Iniciativa de Combustibles Alternativos para las Aerolíneas Comerciales firmaron recientemente un memorando de entendimiento para realizar estudios de largo plazo. La Camelina —un miembro de la familia de las brasicáceas— es conocida por el elevado contenido de aceite de sus semillas. Los científicos del ARS buscan formas de incorporar este cultivo y otros cultivos oleaginosos a los sistemas actuales de producción. [Top]
http://news.msu.edu/story/7750/
El debate de alimentos frente a combustibles podría llegar a su fin tras el análisis de los datos obtenidos durante 17 años realizado por Ilva Gelfand y sus colegas de la Universidad del Estado de Michigan, que han llegado a la conclusión de que, desde el punto de vista energético, es más eficiente utilizar las tierras agrícolas fértiles para producir cultivos alimentarios en lugar de combustibles. El estudio, publicado en la revista Environmental Science & Technology, analiza los balances energéticos de un sistema de cultivo en su totalidad a lo largo de muchos años. «Es un 36 % más eficiente cultivar grano para alimento que para combustible», afirma Ilya Gelfand. «Lo ideal es cultivar maíz para alimento, dejar después la mitad de los tallos y hojas sobrantes en el campo con fines de conservación del suelo y producir etanol celulósico con la otra mitad». Phil Robertson, Profesor Distinguido de Agronomía y Edafología y uno de los autores del artículo agrega que: «partiendo de unos recursos de suelo limitados, ¿será más eficiente utilizar las tierras agrícolas fértiles para producir alimento o combustible? Una posibilidad de compromiso sería utilizar estas tierras para ambos fines, utilizando el grano como alimento y el resto de la planta para producir combustible siempre que sea posible. Otra posibilidad sería reservar las tierras agrícolas fértiles para producir alimento y cultivar gramíneas biocombustibles —biomasa celulósica— en tierras menos productivas. [Top]
Los científicos identifican genes tolerantes al estrés en Jatropha curcas mediante cribado funcional
http://www.biomedcentral.com/1472-6750/10/23
Investigadores del Centro de Biología de Dhirubhai Ambani y del Centro de Conocimiento DuPont de la India han documentado el empleo de cribas funcionales en microorganismos para la prospección inicial de genes novedosos expresados en condiciones de estrés en Jatropha curcas. La planta Jatrofa es un cultivo biodiésel muy conocido y los genes de estrés identificados pueden utilizarse para potenciar la tolerancia de la planta al estrés. El objetivo último es mejorar su producción en condiciones de estrés para beneficio de las plantaciones comerciales. El artículo describe el método de la forma siguiente: «Para identificar los genes expresados durante la tolerancia a la sal, se construyeron genotecas de expresión de ADNc a partir de raíces de J. curcas sometidas a estrés salino, reguladas por el sistema de levadura GAL1. Se utilizo un método de cribado basado en réplicas para analizar 20.000 transformantes de levadura e identificar aquellos que expresaran secuencias genéticas heterólogas de J. curcas con mayor tolerancia la estrés». La criba obtuvo 32 genes completos de Jatropha curcas que confieren tolerancia al estrés abiótico. Dentro del proceso de cribado, se optimizaron las condiciones de estrés salino de la J. curcas, se definieron los parámetros de estrés salino de la levadura y se aislaron tres cepas de levadura hipersensibles a la sal. Los autores afirman que este método «representa un sistema de ensayo rápido y universal para el cribado a gran escala de genes de tolerancia a diversos tipos de estrés abiótico en un corto espacio de tiempo». Noticias y tendencias[Top]
La Universidad y Centro de Investigación de Wageningen comienza la construcción de un centro de investigación de algas
http://www.wageningenuniversity.nl/UK/newsagenda/news/Wageningen_UR_to_build_research_facility_for_algae.htm
La Universidad y Centro de Investigación de Wageningen (Wageningen UR, Países Bajos) ha anunciado el comienzo de las obras de construcción del Centro de Producción e Investigación de Algas (AlgaePARC) en el Campus de Wageningen. Este centro (que está previsto que entre en funcionamiento este año) es un centro de investigación piloto, cuyo objetivo es «cubrir el vacío existente entre la investigación fundamental a escala de laboratorio y la producción industrial de algas» para aplicaciones alimentarias, biocombustibles y químicas. Según la nota de prensa de la Universidad de Wageningen, el centro AlgaePARC comenzará con los siguientes sistemas de cultivo de algas en una superficie de 25 metros cuadrados: (1) un estanque abierto, (2) dos tipos de reactores tubulares y biorreactores de película plástica, y (3) varios sistemas más pequeños para probar nuevas tecnologías. La construcción del AlgaePARC será financiada por el Ministerio de Agricultura, Naturaleza y Calidad Alimentaria (1,5 millones de euros) y por el Gobierno Provincial de Gelderland (0,75 millones de euros). [Top]
http://portal.acs.org/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_ARTICLEMAIN&node_id=222&content_id=CNBP_024355&use_sec=true&sec_url_var=region1&__uuid=
En la CCXXXIX Reunión Nacional de la Sociedad Química Americana (ACS) en San Francisco, científicos de la Universidad de Shanghai Jiaotong hablaron del desarrollo de un nuevo concepto de fotosíntesis artificial que podría utilizarse «para explotar recursos combustibles sostenibles». El Dr. Tongxiang Fan (coautor del estudio) señaló que «utilizar la luz solar para dividir el agua en sus componentes, hidrógeno y oxígeno, es una de las tácticas más prometedoras y sostenibles para evitar la actual dependencia del carbón, del petróleo y de otros combustibles tradicionales». El hidrógeno es en sí un combustible ecológico, porque su combustión sólo produce agua; no genera emisiones de gases de efecto invernadero. El hidrógeno también podría ser un paso hacia la producción de otros biocombustibles. La web de la ACS explica este método de la forma siguiente: «En primer lugar, los científicos infiltraron dióxido de titanio (TiO2) en las hojas de la Anémona vitifolia —una planta autóctona de China— en dos fases. Utilizando avanzadas técnicas espectroscópicas, los científicos pudieron confirmar que las características estructurales de la hoja favorables para la absorción de luz se repetían en la nueva estructura de TiO2. Un aspecto muy interesante es que las hojas inorgánicas artificiales (AIL) son ocho veces más activas en la producción de hidrógeno que el TiO2, que no ha sido «biotemplado» de este modo. Las hojas AIL también son tres veces más activas que los fotocatalizadores comerciales. A continuación, los científicos integraron nanopartículas de platino en la superficie de la hoja. El platino, junto con el nitrógeno natural de la hoja, multiplica por diez la actividad de las hojas artificiales». [Top]
http://www.sciencedaily.com/releases/2010/03/100329103700.htm
Los científicos del Centro de Estudios de Fabricación Integrados del Instituto Tecnológico de Rochester (Nueva York) han analizado recientemente los efectos del consumo de E20 (gasolina con un 20 % etanol) en términos de emisiones de escape de los automóviles, manejabilidad del vehículo y mantenimiento de los motores de combustión interna. Utilizaron E20 en 10 vehículos de gasolina antiguos, no diseñados para utilizar combustibles con etanol. Se analizaron periódicamente las emisiones de escape (monóxido de carbono e hidrocarburos) y el desgaste general de los vehículos consumidores de E20 con más de 160.000 km en el cuentakilómetros. Los resultados demuestran que el combustible E20: (1) presenta una reducción media de las emisiones del vehículo (en comparación con la gasolina convencional) del 23 % de monóxido de carbono y del 13 % de hidrocarburos, (2) no presenta efectos adversos apreciables sobre el funcionamiento o la mecánica del vehículo y (3) no afecta en modo alguno a la manejabilidad ni al mantenimiento. Además, los comentarios de los conductores se valoran como «muy positivos». El equipo de investigadores tiene previsto seguir trabajando con el Condado de Monroe «para convertir toda su flota de gasolina convencional al combustible E20 y realizar estudios adicionales sobre el impacto del etanol en la durabilidad de los vehículos a largo plazo». |
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