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Nanoorganismos pueden comer dióxido de carbono para producir biocombustibles y plásticos

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Los investigadores han desarrollado nano-organismos que pueden consumir dióxido de carbono y convertirlo en bioplásticos y combustibles.

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Los investigadores buscan constantemente formas nuevas e innovadoras de desarrollar plásticos y biocombustibles más limpios para resolver algunos de los problemas de contaminación a los que se enfrenta el mundo.

Como parte de este esfuerzo, los investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder han desarrollado quizás uno de los inventos más interesantes hasta ahora - organismos nanobio-híbridos que "comen" dióxido de carbono y nitrógeno en el aire y pueden utilizarlo para producir una variedad de plásticos y combustibles.

Un equipo del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Boulder, dirigido por el profesor asistente Prashant Nagpal, desarrolló los nano-bichos, que los investigadores creen que podrían ser un primer paso prometedor hacia una fabricación de bajo coste y respetuosa con el medio ambiente para lo que en la actualidad son productos químicos dañinos, y que se remonta a 2013, cuando Nagpal y sus colegas comenzaron a explorar por primera vez el potencial de lo que se denominan los denominados semiconductores diminutos de puntos cuánticos cuánticos nano-similares, similares a los que se encuentran en los televisores.

Estos puntos pueden ser inyectados en las células para adherirse y auto-ensamblarse a las enzimas deseadas y luego activar estas enzimas por orden usando longitudes de onda específicas de luz

la idea, manifestada en el último trabajo del equipo, fue usar los puntos como catalizador para "disparar" ciertas enzimas en microbios que podrían convertir el dióxido de carbono y el nitrógeno en el aire. Los investigadores usaron puntos cuánticos activados por luz para encender estas enzimas para crear "fábricas vivas" que consumen dióxido de carbono dañino y luego lo convierten en productos útiles, como plástico biodegradable, gasolina, amoníaco y biodiesel, dijo Nagpal.

"La innovación es un testimonio del poder de los procesos bioquímicos", dijo. "Estamos ante una técnica que podría mejorar la captura de dióxido de carbono para combatir el cambio climático e incluso, algún día, sustituir la fabricación de plásticos y combustibles con alto contenido de carbono"

Dióxido de carbono como alimento para el combustible

El equipo logró sus resultados mediante la difusión de puntos especialmente diseñados en las células de especies microbianas comunes que se encuentran en el suelo. Esto causó un escenario en el que la exposición incluso a pequeñas cantidades de luz solar indirecta activaba el apetito de los microbios por el dióxido de carbono independiente de una fuente de energía o alimento para llevar a cabo las conversiones bioquímicas de alto consumo de energía, dijo Nagpal.

"Cada célula está fabricando millones de estos productos químicos y demostramos que podían superar su rendimiento natural en cerca de 200 por ciento", dijo.

Cómo funciona el proceso es que los microbios permanecen latentes en el agua, liberando sus productos resultantes a la superficie. Aquí pueden ser descremados y cosechados para la fabricación.

Los investigadores también descubrieron que pueden crear diferentes productos usando diferentes combinaciones de puntos y luz, dijo Nagpal. Por ejemplo, las longitudes de onda verdes hacen que las bacterias consuman nitrógeno y produzcan amoníaco, mientras que las longitudes de onda más rojas hacen que los microbios coman dióxido de carbono para producir plástico. El equipo publicó un artículo sobre su investigación en el Journal of the American Chemical Society.

"Nos sorprendió mucho que funcionara tan elegantemente como lo hizo", dijo Nagpal. "Acabamos de empezar con las aplicaciones sintéticas."

Nagpal tiene grandes esperanzas en la tecnología. El imagina un futuro con casas y negocios que canalizan sus emisiones de dióxido de carbono directamente a un estanque cercano, con microbios esperando para convertirlas en bioplásticos. Los propietarios de casas y negocios podrían vender el producto al mismo tiempo que reducen su propia huella de carbono, dijo.

"Incluso si los márgenes son bajos y no puede competir con los petroquímicos sobre una base de costo puro, todavía hay beneficios sociales al hacer esto", dijo Nagpal. "Si pudiéramos convertir incluso una pequeña fracción de los estanques de las zanjas locales, tendría un impacto considerable en la producción de carbono de las ciudades."