Neo2GBio
La crisis energética y climática está dirigiendo toda la atención política y científica hacia medidas para sustituir los combustibles fósiles por biocombustibles líquidos sostenibles a medio y largo plazo. Uno de los más demandados es el bioetanol de segunda generación (bioEt2G) obtenido por fermentación microbiana de residuos lignocelulósicos procedentes de la industria agroalimentaria y forestal. Sin embargo, existen barreras técnicas y económicas que todavía impiden la producción industrial de bioEt2G, muchas de las cuales podrían solventarse mediante el uso de bacterias termófilas siguiendo un modelo de bioprocesamiento consolidado.
En este modelo, un único microorganismo produce las enzimas hidrolíticas mientras fermenta todos los azúcares liberados en un solo paso, utilizando una temperatura de incubación óptima para ambas operaciones. Entre ellos, Parageobacillus thermoglucosidasius ofrece numerosas ventajas, sin embargo, el rendimiento de su fermentación es todavía insuficiente para desarrollar procesos económicamente viables. Mientras numerosas investigaciones se centran en profundizar en la fisiología, metabolismo e ingeniería genética de P. thermoglucosidasius para mejorar su capacidad fermentativa, nosotros buscamos estrategias alternativas a medio plazo y duraderas que hagan frente a la urgente necesidad de desarrollar la biorrefinería de bioEt2G.
Por ello, proponemos el uso de tratamientos de ultrasonidos (US) y pulsos eléctricos de alto voltaje (PEF) para fomentar el crecimiento y la fermentación de P. thermoglucosidasius. Para implementar estas tecnologías eficientemente, es necesario limitar el fenómeno de lisis celular que ocurre frecuentemente en esta especie inhibiendo la fermentación, y que creemos que se debe a la síntesis de toxinas controladas genéticamente.
El principal objetivo de este proyecto es desarrollar una estrategia para mejorar la fermentación alcohólica de P. thermoglucosidasius combinando la aplicación de tratamientos de US/PEF y el diseño de cepas deficientes en lisis celular para obtener el máximo beneficio de los estímulos aplicados. Para conseguir este objetivo será necesario: (i) determinar las condiciones y cinética de fermentación óptimas, (ii) estudiar el impacto de los tratamientos de US y PEF en el rendimiento de la fermentación, (iii) identificar los genes que contribuyen a la lisis celular, (iv) diseñar cepas deficientes en lisis celular, (v) evaluar el efecto combinado de los tratamientos US/PEF y el uso de cepas no líticas en la fermentación.
Así, este proyecto combina dos líneas de trabajo consolidadas del grupo A03_23R: Nuevas Tecnologías de Procesado de los Alimentos orientadas a la transición ecológica: (i) nuevas aplicaciones de las tecnologías de US y PEF, (ii) estudio de la fisiología celular y molecular de Parageobacillus spp. para su explotación en la industria agroalimentaria y biotecnológica. Los resultados tendrán un alto impacto científico-técnico para el desarrollo de biorrefinerías de bioEt2G, que prevén ser los principales pilares de la bioeconomía mundial.
Por tanto, este proyecto favorecerá el crecimiento y consolidación de la industria del bioEt2G en Europa y que se convierta en un punto fuerte de la bioeconomía española, ya que nuestra industria agroalimentaria genera toneladas de residuos lignocelulósicos.
Además, contribuirá a resolver desafíos sociales relacionados con el agotamiento y la autosuficiencia energética, la mitigación del calentamiento global, la protección de recursos alimentarios e hídricos, la generación de empleo y el desarrollo de las zonas rurales.
