Mediante técnicas biotecnológicas, científicos de Bélgica lograron desarrollar plantas de Arabidopsis con un 60% mayor biomasa, cuatro veces más azúcares, y menos lignina en las paredes vegetales de las células, facilitando una mayor producción de bioetanol.
Para facilitar el procesamiento industrial de la biomasa vegetal en energía, las plantas se modifican genéticamente para contener menos lignina en las paredes vegetales de sus células. Desafortunadamente, esta intervención generalmente conduce a una reducción del rendimiento. Investigadores del Centro VIB-UGent de Biología de Sistemas de Plantas han descubierto una forma de superar este problema. Además, la estrategia utilizada no solo restaura el rendimiento de biomasa. Aumenta el rendimiento más allá de las plantas convencionales. Los hallazgos del estudio son un paso importante en el desarrollo de materia prima para biocombustibles y otros materiales basados en la biología. Los resultados se publican en la revista científica líder Plant Physiology.
La creciente demanda de energía, el agotamiento de las materias primas fósiles y el calentamiento global hacen inevitable un cambio de la economía actual basada en fósiles hacia una economía basada en la biología. La biomasa de la planta sirve como materia prima renovable y neutra en carbono para la producción de bioenergía y una gran cantidad de productos químicos. Sin embargo, el procesamiento industrial de la biomasa se ve obstaculizado por la presencia de lignina, un bloque de construcción de lignocelulosa.
La biomasa lignocelulósica es muy rica en azúcar, que puede usarse para producir, por ejemplo, bioetanol. Pero sacar ese azúcar de la planta es más fácil decirlo que hacerlo. De hecho, aunque la lignina fortalece las paredes celulares de las plantas, también atrapa esencialmente los azúcares.
El Profesor Wout Boerjan (VIB-UGent): «Para abordar este problema, las plantas se modifican genéticamente para contener menos lignina. Estas plantas muestran grandes mejoras en la eficiencia de procesamiento para aplicaciones posteriores, lo que significa que podemos sacar el azúcar de ellas más fácilmente. Pero al mismo tiempo, surge un nuevo problema: tienen una penalización en el rendimiento».
En su estudio más reciente, el profesor Wout Boerjan, la estudiante de doctorado Barbara De Meester y el Dr. Ruben Vanholme, buscaron una solución a este problema. El punto de partida para sus experimentos fue una planta de Arabidopsis mutante, enana, que contenía solo la mitad de la cantidad normal de lignina.
Barbara De Meester (VIB-UGent): «Las células conductoras de agua de las plantas mutantes colapsan debido a la falta de lignina, que afecta negativamente el transporte de agua a través del tallo. Para restaurar el crecimiento normal, permitimos que la biosíntesis de la lignina tenga lugar específicamente en estas células conductoras de agua. Sorprendentemente, no solo restauramos el crecimiento, sino que también aumentamos la biomasa de las plantas hasta en un 60%».
Dr. Ruben Vanholme (VIB-UGent): «La combinación de una cantidad baja de lignina y un aumento de la biomasa en nuestras plantas de ingeniería condujo a un aumento de cuatro veces en la liberación de azúcar en comparación con las plantas convencionales. Y es exactamente ese azúcar que necesitamos para pasar de una economía basada en fósiles a una basada en la biología».
Para llevar sus hallazgos al siguiente nivel, los científicos actualmente están investigando si esta estrategia también funciona en álamo. Debido a su rápido crecimiento, el álamo es una materia prima prometedora para futuras biorrefinerías.