Los productos químicos están por todas partes. Son cruciales en todo tipo de industrias, desde la agricultura hasta la alimentación y la cosmética. La mayoría de las personas apenas piensa en cómo se fabrican estos productos químicos, y desde luego muy pocas considerarían que la industria química contribuye a la dependencia de nuestra sociedad del petróleo. Pero así es.
Históricamente, el petróleo se ha utilizado para desarrollar los productos químicos necesarios para elaborar productos como pesticidas, suplementos alimenticios y maquillaje. Aunque muchos de los componentes básicos necesarios para fabricar estos productos químicos se encuentran en la naturaleza, intentar extraer esos materiales naturales y utilizarlos en procesos industriales a gran escala ha resultado difícil y costoso. Por eso se utiliza petróleo en su lugar.
Hasta hace poco, el petróleo se consideraba una materia prima barata y abundante, por lo que era perfecto para la industria química. Sin embargo, el mundo ha cambiado. Ahora reconocemos la necesidad de reducir nuestra dependencia del petróleo para proteger el medio ambiente y mantener nuestra seguridad nacional. También existen preocupaciones de salud por el uso de petróleo en productos que comemos y aplicamos sobre el cuerpo.
Por eso son tan importantes los nuevos métodos avanzados de biotecnología industrial: permiten utilizar células bacterianas modificadas, en lugar de petróleo, para desarrollar productos químicos destinados a estos productos. Y lo que es importante, las bacterias pueden cultivarse con diversos recursos baratos y renovables, incluso con distintos tipos de residuos agrícolas.
Sin embargo, para utilizar las bacterias eficazmente —y de una manera que la industria pueda ampliar a gran escala— necesitamos saber mucho más sobre la biología celular bacteriana. Solo investigando la maquinaria y los procesos que tienen lugar en el interior de las células podremos aprender a utilizarlas para desarrollar productos químicos orgánicos de una forma que antes era inviable para la industria.
Bacterias beneficiosas
En la Centre for Bacterial Cell Biology de la Universidad de Newcastle llevamos años estudiando Bacillus subtilis, una bacteria que vive tranquilamente en el suelo o incluso en el intestino humano. Este organismo y sus parientes son muy eficaces a la hora de producir y secretar enzimas que actúan como catalizadores de todo tipo de procesos útiles. Por eso, los bacilos ya se utilizan ampliamente en la industria, por ejemplo, para producir las enzimas que se utilizan en los detergentes biológicos para la ropa , como las proteasas (que descomponen manchas de sangre, huevo y otras proteínas) o las amilasas (que disuelven el almidón).
Sin embargo, la variedad de enzimas que pueden secretar eficazmente es mucho más limitada de lo que quisiéramos. Los estudios sobre las estructuras y los procesos fundamentales de la bacteria empiezan ahora a permitirnos modificar las células para que secreten una gama más amplia de proteínas procedentes de diversas fuentes.
Esto significa que dentro de poco Bacillus se utilizará para producir todo tipo de enzimas, incluidas las que necesita la industria química para sustituir procesos que actualmente dependen del petróleo.
Es una gran oportunidad. Se calcula que la industria europea de la biotecnología industrial registra una facturación anual superior a 60.000 millones de euros, y se prevé que el mercado mundial de enzimas industriales alcance los 7.100 millones de dólares estadounidenses en 2018. Solo las enzimas para detergentes representan un negocio de mil millones de dólares.
Sin embargo, seguir dependiendo de soluciones basadas en el petróleo frenará el crecimiento y podría tener importantes consecuencias sociales y ambientales. Sustituir el petróleo por bacterias tendrá un impacto real en la vida de las personas.
Algas contra las quemaduras solares
La crema solar es un buen ejemplo. Uno de los proyectos en los que trabajamos en Newcastle consiste en desarrollar compuestos orgánicos que absorben la radiación ultravioleta a partir de materiales renovables, para utilizarlos en protectores solares.
Los daños causados por la exposición a la radiación ultravioleta son motivo de gran preocupación, y aumenta la demanda de cosméticos que bloqueen los rayos UV. La industria depende de tecnologías basadas en el petróleo y de partículas inorgánicas de óxido metálico para crear materiales que bloqueen los rayos UV y se utilicen en protectores solares.
Sin embargo, sabemos que unas bacterias fotosintéticas llamadas cianobacterias, que crecen en el mar, producen sus propias moléculas orgánicas de protección solar. Al tomar los genes pertinentes de las cianobacterias e introducirlos en una bacteria que ya se utiliza ampliamente en la producción química, esperamos poder cambiar esta situación. Si tenemos éxito, el proceso podría ampliarse fácilmente, de modo que la industria cosmética pudiera desarrollar protectores solares orgánicos baratos.
Este es solo un ejemplo de cómo las bacterias podrían contribuir a un futuro sin petróleo. Ya se está trabajando para explorar el potencial de utilizar residuos para cultivar bacterias u otros microorganismos que puedan producir sustancias químicas como etanol, destinado a utilizarse como «biocombustible» en automóviles y aviones, reduciendo aún más el uso del petróleo.
Aún queda mucho trabajo por hacer para hacer realidad esta visión, pero, si seguimos investigando cómo funcionan las células bacterianas y cómo podrían utilizarse en la producción química, podemos vislumbrar un futuro en el que los residuos se conviertan en energía y podamos vivir sin petróleo.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Jeff Errington es director del Centre for Bacterial Cell Biology de la Universidad de Newcastle.
Imagen: La especialista Jelena Kovalkova observa una placa de Petri mientras trabaja para aislar la cepa de la bacteria Escherichia coli (E. coli) en el Instituto de Seguridad Alimentaria, Sanidad Animal y Medio Ambiente de Riga, el 9 de junio de 2011. REUTERS/Ints Kalnins.
