Linajes: levaduras Saccharomyces cerevisiae modificadas genéticament
La caña de azúcar no necesita más ser conocida únicamente con ése, su nombre tradicional. Esa gramínea dulce ahora también puede denominarse caña de etanol, caña de energía eléctrica, con la quema del bagazo que genera electricidad, y no hay que olvidarse de la caña de la cachaça, la bebida típica brasileña. Pronto podrá reconocérsela también como la caña del diesel. Esa novedad corre por cuenta Amyris-Crystalsev, una asociación en el formato joint venture, entre Amyris, una empresa estadounidense de biotecnología, y Crystalsev, una de las mayores empresas de comercialización de etanol y azúcar de Brasil, que pertenece al mismo grupo del ingenio Usina Santa Elisa, de la localidad de Sertãozinho, interior paulista. También participa del emprendimiento Votorantim Novos Negócios, una empresa de capital de riesgo que empezó a invertir en la nueva empresa. El logro tecnológico es de Amyris, que desarrolló modificaciones genéticas en linajes comerciales de la levadura Saccharomyces cerevisiae, responsable de transformar el jugo de caña en etanol durante el proceso de fermentación en las centrales. La transformación hace que el microorganismo secrete una sustancia llamada farneseno en lugar de etanol, que puede utilizarse en cualquier motor diesel, principalmente en camiones, ómnibus y tractores.
Para que dicha tecnología sea factible en gran escala, Amyris necesitaba socios que tuvieran mucha materia prima barata como fuente de azúcar y carbono. “En Brasil estamos haciendo la optimización del proceso en escala industrial”, dice Roel Collier, director general de Amyris-Crystalsev. “La investigación básica con el desarrollo del microorganismo y la construcción de una planta piloto se hicieron en Estados Unidos”. Para el biólogo Fernando Reinach, director ejecutivo de Votorantim Novos Negócios, la decisión de Amyris de producir diesel de caña en Brasil se debe también al conocimiento en fermentación en gran escala que dominan las centrales azucareras brasileñas, en este caso Crystalsev, sumado al clima y a la producción con base en una fuente barata de sacarosa y carbono. “La producción de biocombustibles con base en la caña tiene que ser acá porque se vuelve caro exportar y transformar el guarapo en otro lugar”, dice Reinach, quien pasó en octubre a formar parte del consejo de administración de Amyris en Estados Unidos. Para que el nuevo diesel sea competitivo, el precio del barril de petróleo debe rondar los 60 dólares. El nuevo diesel no es biodiesel porque no pasa por los mismos procesos que ese biocombustible. Reinach cree que encontrará un buen mercado en el exterior porque, además de ser una commodity, el combustible es muy puro. “Es mejor que el mejor diesel existente actualmente, principalmente porque no tiene azufre (uno de los más serios responsables de la contaminación del aire atmosférico) como el diesel del petróleo”. Esta característica tiene un componente ambiental fuerte, como así también es relevante el ciclo de dióxido de carbono (CO2) favorable a la caña, porque las plantaciones, para hacer la fotosíntesis y crecer, absorben ese gas para producir nuevamente la sacarosa que resultará en el diesel.
La preparación del nuevo combustible exige pocas modificaciones en el proceso y en la maquinaria de producción tradicional de etanol. Amyris-Crystalsev todavía no revela todos los detalles del proceso, pero muestra en un esquema gráfico de la producción que, después de la fermentación, cuando el jugo de caña recibe el microorganismo modificado genéticamente por Amyris, viene una fase de separación, seguida de otra etapa de finalización química, cuando el producto está listo para salir al mercado. Son dos etapas que sustituyen las fases de destilación y deshidratación del etanol.
La tecnología biotecnológica usada por Amyris fue la de la reingeniería de metabolismo. “Consiste en modificar los genes que codifican las enzimas encargadas de transformar el azúcar, no en etanol, sino en otro producto”, dice Reinach. A tal fin, el trabajo fue casi como el de una reingeniería reversa, cuando a partir de un producto conocido se descubre de qué manera está hecho. La molécula farneseno, que forma un líquido incoloro y es un componente del diesel fósil, era conocida en los catálogos químicos y posee las mismas propiedades que el diesel, como en relación con la combustión, aunque sea un producto caro extraído de otras plantas como la citronela. Así, las modificaciones genéticas se volcaron hacia la secreción de farneseno por la Saccharomyces. Los estudios comenzaron con los investigadores de la empresa, que tiene su sede en la ciudad de Emeryville, en el estado de California, haciendo el secuenciamiento del genoma de la levadura. “Ellos conocieron todos los genes de la Saccharomyces que producen etanol para entender también las diferencias que tenía con otros linajes del mismo microorganismo empleados en laboratorio (La misma levadura también se usa para producir pan, cerveza y cachaça, por ejemplo)”, dice Reinach. “Producimos algunas ‘microcirurgias’ puntuales en el material genético de la levadura que modificó la ruta metabólica del microorganismo”, dice Collier. “Se introdujeron secuencias genéticas que incentivaron la producción de diesel en vez de etanol”. Alrededor de 15 genes fueron modificados. Los responsables de la novedad dicen que la Saccharomyces es un organismo genéticamente modificado, pero no divulgan el origen de los genes ni si son otros organismos. Esto sucede porque el proceso aún se encuentra en la fase de elaboración de patentes.
Campinas y Sertãozinho
En la actual fase del proyecto Amyris-Crystalsev, el momento es de ingeniería de la planta industrial que se instalará en Usina Santa Elisa, Sertãozinho, en junio de 2010. Antes, una planta piloto estará lista en 2009, en el centro de investigaciones de la empresa en el Technopark, en Campinas, interior paulista. La producción comenzará con 10 millones de litros de diesel por año. En 2011 pasará a 50 ó 60 millones de litros en Santa Elisa. A partir de allí, la joint venture pretende ofertar la tecnología para otros grupos sucroalcoholeros. El consumo de diesel en Brasil ascenderá a 45 mil millones de litros en 2008, pero se espera, de acuerdo con lo que da a conocer la propia empresa con base en la opinión de analistas del sector, que sea de 80 mil millones en 2020.
Con todo, la tecnología de Amyris no debe limitarse al nuevo diesel. “Es posible afirmar que podremos hacer querosén de aviación, gasolina y avanzar también en la senda de la industria petroquímica”, dice Reinach. Con microorganismos reingenierizados con biotecnología y alimentados con azúcar, los directivos de la empresa afirman que es posible producir todos esos combustibles, además de insumos para la industria de plásticos. Todo ese proceso tecnológico en Amyris se inició con la investigación básica en el Departamento de Ingeniería Química y Bioingeniería de la Universidad de California, en Berkeley, a cargo del profesor Jay Keasling, socio fundador de la empresa junto a otros tres investigadores de posdoctorado de la misma universidad, Neil Renninger, actual director de tecnología, y Kinkead Reiling y Jack Newman, vicepresidentes. Keasling no participa del día a día de Amyris, pero está ligado al consejo científico de la empresa. Actualmente es director ejecutivo de Joint BioEnergy Institute (JBEI) — algo así como instituto reunido de bioenergía, en castellano —, un nuevo centro científico estadounidense, también ubicado en Emeryville, que tiene la misión de avanzar en el desarrollo de nuevos biocombustibles. Formado en junio de 2007, el instituto fue creado por el Departamento de Energía de Estados Unidos en asociación con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Laboratorio Nacional Sandia y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, además de la Universidad da California en Berkeley y en Davis.
Amyris Biotechnologies fue fundada en 2003 para desarrollar las plataformas tecnológicas vislumbradas por el grupo. Además de la reciente participación de Votorantim Novos Negócios, la empresa ha recibido inversiones de otras cuatro empresas de capital de riesgo, que suman en total más de 100 millones de dólares, como Kleiner Perkins Caufield & Byers, que participó del nacimiento de Google, de Amazon y de America Online. También recibió inversiones de Khosla Ventures, TPG Ventures y de eDAG Ventures. El primer producto de la empresa fue el desarrollo de la síntesis en laboratorio de la artemisinina, el principio activo de un medicamento contra la malaria muy usado en África y Asia. Hasta entonces se la extraía de la propia planta artemisia (Artemisia annua), en un proceso caro, que requiere grandes cantidades del vegetal. El equipo de Amyris logró producir la artemisinina mediante la reingeniería genética de una bacteria muy usada en laboratorio, la Escherichia coli. Nuevos genes, enzimas y azúcar en un proceso de fermentación hacen que la bacteria modificada produzca el medicamento. Así, el producto se barateó un 90%, según la empresa. El proyecto, iniciado en 2004, duró tres años y medio, se realizó en asociación con la Universidad de California en Berkeley y contó con una inversión de 42,6 millones de dólares del Instituto OneWorld Health, de la Fundación Bill & Melinda Gates. Amyris está transfiriendo la tecnología de producción de la artemisinina a Sanofi-Aventis, una industria farmacéutica de origen francés que producirá el medicamento a partir de 2010.
Amyris, en su sede de Emeryville, contará con 200 empleados a fin de 2008. En Brasil, en la empresa Amyris-Crystalsev, son 20 investigadores, y el 50% tiene doctorado. “Entre enero y marzo de 2009 vamos a contratar a más investigadores para implementar la central piloto y la futura central industrial”, dice Collier, de Amyris-Crystalsev.
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