¿La solución al hambre y contaminación?: científicos afirman convertir el dióxido de carbono en azúcar y otros alimentos

Un grupo de científicos chinos ha logrado transformar dióxido de carbono (CO₂) en azúcar gracias a un sistema de biotransformación, que logra producir a la sacarosa sin la necesidad de cultivar caña de azúcar. El hallazgo, permitiría la producción de alimentos y la reducción de los gases contaminantes, al aprovechar el metanol como intermediario.

En el estudio publicado en Science, por el Instituto de Biotecnología Industrial de Tianjin, parte de la conversión del CO₂ en metanol —una sustancia que puede obtenerse de desechos industriales o mediante hidrogenación—, para luego transformarlo en sacarosa. “La conversión artificial de dióxido de carbono en alimentos y compuestos químicos representa una estrategia prometedora para afrontar desafíos ambientales y poblacionales”, afirmó el equipo en el artículo científico.

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La conversión del CO₂ en moléculas complejas

A diferencia de procesos anteriores, que lograban reducir el CO₂ a compuestos simples, este nuevo método permite sintetizar carbohidratos de cadena larga (las sustancias más abundantes en la naturaleza), entre ellos, sacarosa, fructosa y almidón. Estos compuestos son esenciales para la alimentación humana y constituyen una parte clave de las cadenas de suministro alimentario globales.

El sistema, bautizado como biotransformación in vitro (ivBT), combina enzimas seleccionadas para crear rutas metabólicas eficientes con un consumo energético reducido. “En este trabajo, diseñamos e implementamos exitosamente un sistema ivBT para la síntesis de sacarosa a partir de moléculas de bajo contenido de carbono”, detalló el grupo del Instituto de Biotecnología de Tianjin.

Uno de los logros más destacados del estudio fue alcanzar un rendimiento de conversión del 86%, mediante una estrategia de escaneo de rutas metabólicas que redujo tanto el número de reacciones como la energía necesaria. Además de sacarosa, el sistema se adaptó para biosintetizar otros carbohidratos complejos como amilosa, amilopectina, celobiosa y celooligosacáridos, utilizados tanto en la industria alimentaria como farmacéutica.

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El cultivo de azúcar en China

China consume anualmente alrededor de 15 millones de toneladas de azúcar, de las cuales cinco millones son importadas, según datos publicados por la Voice of the Chinese Academy of Sciences. Aunque el país posee condiciones climáticas para cultivar caña de azúcar en el sur y remolacha en regiones más frías, estas prácticas agrícolas requieren vastas extensiones de tierra y altos volúmenes de agua.

Los científicos chinos advierten sobre la presión creciente sobre los recursos naturales, especialmente en el contexto del cambio climático y el aumento poblacional. Por ello, han apostado por un modelo de producción de azúcar que no dependa del cultivo de plantas, lo que permitiría ahorrar recursos hídricos y reducir la huella ambiental.

La producción artificial de sacarosa no solo se perfila como una alternativa sostenible, sino que también podría garantizar una oferta constante y menos vulnerable a los efectos del clima o a las fluctuaciones del comercio internacional.

El dióxido de carbono como materia prima

La idea de utilizar CO₂ como insumo para la fabricación de alimentos ha ganado fuerza en los últimos años, impulsada por los objetivos globales de neutralidad de carbono. En 2021, otro grupo de investigadores de la Academia China de Ciencias presentó un método de alta eficiencia para producir metanol mediante la hidrogenación del dióxido de carbono, abriendo el camino a este nuevo tipo de biomanufactura.

El equipo de Tianjin ha dado un paso más al convertir ese metanol en carbohidratos de alta complejidad. “Este estudio estableció varias plataformas ivBT para convertir moléculas de bajo carbono, derivadas de la reducción química del CO₂ o de residuos industriales, en azúcares de alto carbono (C≥12)”, destacaron los autores.

El enfoque presenta ventajas notables: bajo consumo energético, rutas metabólicas optimizadas y la posibilidad de escalar el sistema con futuras mejoras. Aún así, los investigadores reconocen que se necesita seguir avanzando en la estabilidad del sistema y en la eficiencia de las enzimas utilizadas.