Un enfoque novedoso para hacer más ecológico el vuelo
La bacteria común Streptomyces que produce las moléculas que contienen ciclopropano
Del The Econmomist Science & Tecnology 13 de Julio de 2022
La aviación tiene un problema. Aunque, con el 2,5% de las emisiones generadas por el hombre, de gases de efecto invernadero, no es un gran contribuyente al calentamiento global, es un pronóstico de alto perfil que aumentará. Se están produciendo movimientos ecológicos, incluido el trabajo para usar baterías o hidrógeno para vuelos de corta distancia. Algunas aerolíneas ya están utilizando combustible sostenible hecho de biomasa y productos de desecho. Pero lo que resolvería el asunto de un plumazo es un combustible completamente nuevo, alto tanto en credenciales ambientales como en densidad energética.
La búsqueda está en marcha, entonces, para encontrar formas de hacer algo así de forma económica y a partir de materias primas ecológicas. Y un grupo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en California, cree tener uno. Como escriben en Joule, Pablo Cruz-Morales y Jay Keasling han descubierto cómo crear anillos de ciclopropano (cp), una de las estructuras químicas más ricas en energía que se encuentran en los hidrocarburos, utilizando bacterias modificadas genéticamente.
Los átomos de carbono generalmente se unen con hasta otros cuatro átomos. Cuando eso sucede, estos otros se organizan en los vértices de un tetraedro, lo que significa que los ángulos entre sus enlaces con el carbono central son de 109,5°. Los anillos cp, sin embargo, están compuestos de solo tres átomos de carbono. Eso significa que los ángulos de enlace entre esos átomos son de 60°. La agudeza de estos ángulos ejerce una gran presión sobre los enlaces. Y los enlaces tensos son enlaces ricos en energía.
Los ingenieros aeronáuticos ya conocen el valor de los anillos cp. En la década de 1960, los científicos soviéticos los utilizaron en su diseño de Syntin, un combustible para cohetes que propulsaba las etapas superiores de los lanzadores Soyuz y Proton. Pero fabricar Syntin y otros compuestos policiclopropanados (pop) sintéticos sigue siendo difícil y costoso, y por lo general involucra una materia prima de combustible fósil.
El Dr. Cruz-Morales, el Dr. Keasling y sus colegas, sin embargo, se inspiraron en una sustancia llamada jawsamicina, una molécula antifúngica producida por Streptomyces roseoverticillatus, una bacteria común del suelo. Este es uno de los dos únicos compuestos pop naturales conocidos. Está repleto de anillos cp. De hecho, su nombre alude a los contornos en forma de dientes de tiburón de los triángulos cp.
El Dr. Keasling no es ajeno a la cooptación de organismos unicelulares. Hace más de una década, su laboratorio diseñó una vía biosintética para producir artemisinina, un fármaco antipalúdico que hasta ahora se obtenía de una hierba china. Desde entonces, las terapias basadas en artemisinina se han convertido en el arma preferida en muchos países palúdicos. El equipo aplicó un enfoque similar, ajustando enzimas de una variedad de fuentes para crear una ruta metabólica artificial que comienza con azúcar y termina con el producto deseado, en este caso uno de una gama de productos químicos que pertenecen a un grupo llamado metilo de ácidos grasos pop. ésteres (pop-fames).
Estos son lo suficientemente potentes como para alimentar aviones. Muchos tienen densidades de energía superiores a 40 megajulios por litro, más potentes que los combustibles de aviación y cohetes más utilizados, que promedian 35 mj/l.
Un buen comienzo, entonces. Pero si las famas bio-pop realmente van a reemplazar el combustible para aviones existente, tendrán que fabricarse a bajo precio. La gente pagará una prima por un medicamento que salva vidas; para el combustible para aviones, no tanto. Y las drogas no necesitan ser producidas en cantidad. Los combustibles sí.
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