Logran que hongos microscópicos produzcan indigoidina, el pigmento azul usado para teñir la tela vaquera. El método evita producir residuos y contaminar el agua. Investigadores de Berkeley hicieron el hallazgo cuando perseguían otro objetivo
Lo habitual es que haya una gran distancia entre los hallazgos de la investigación básica y los productos que llegan a nuestras casas. Sin embargo, muy de vez en cuando, se dan excepciones. Este ha sido el caso de un proyecto del Joint BioEnergy Institute (JBEI, en sus siglas en inglés), un centro fundado por el Departamento de Energía de Estados Unidos en el que participan instituciones tan prestigiosas como la Universidad de California, más conocida como Berkeley. Y es que, al descubrir una forma ambientalmente sostenible de producir un pigmento llamado indigoidina, uno de sus equipos de investigación ha pasado directamente de indagar en la biofabricación basada en microorganismos a abrir un camino que podría revolucionar la industria textil.
El alcance del hallazgo viene de la semejanza de la tonalidad azul de la indigoidina con la del índigo sintético, un colorante usado en todo el mundo para teñir, entre otros muchos tejidos, la tela vaquera. La sustitución de un pigmento por otro podría suponer una alternativa viable a un proceso que tiene un gran impacto ambiental.
“Si bien originalmente se extraía de las plantas, la mayoría del índigo utilizado hoy día es sintético”, recuerda Aindrila Mukhopadhyay, investigadora principal del proyecto y directora del equipo de Ingeniería de Hospedadores del JBEI. “El proceso actual es eficiente y rentable pero requiere de productos químicos tóxicos y genera residuos peligrosos, mientras que los resultados que hemos obtenido ponen a nuestra disposición una manera económica de producir pigmento azul a partir de recursos sostenibles. Incluso, el nuevo método cumple con todos los requisitos para permitir la producción a la gran escala que requiere la comercialización”, añade.
Según un artículo publicado en la American Journal of Environmental Sciencies and Engineering, y remitido a El Ágora por el Joint BioEnergy Institute, hasta ahora, teñir con pigmentos sintéticos de 12 a 20 toneladas de ropa conlleva el vertido de 1.000 a 3.000 m3 de efluentes ricos en productos químicos, algunos de los cuales no son biodegradables y se consideran carcinógenos. A pesar de que se utilizan tratamientos como la floculación o la electrodiálisis, todavía no se ha encontrado un método del todo eficaz para eliminar todas las propiedades tóxicas de las sustancias liberadas al entorno.
Lo anteriormente descrito hace que exista una considerable demanda en el mercado de lo que los científicos esperan ofrecer pronto. De hecho, tras reunirse con contactos clave de la industria textil, el equipo ha llegado a la conclusión de que, conscientes de que los consumidores están cada vez más concienciados sobre los impactos de los tintes convencionales, son muchas las empresas que anhelan obtener pigmentos de origen sostenible.
“Parece que la sociedad demanda mejores procesos en la fabricación de los productos que usa cotidianamente”, afirma Maren Wehrs, la estudiante que encabeza el artículo que describe el descubrimiento en la revista Green Chemistry. “Eso es exactamente lo que pretendemos hacer desde el JBEI. Queremos utilizar herramientas derivadas de sistemas biológicos, y da la casualidad de que nuestro experimento ha funcionado muy bien”.
Un camino para tintes sostenibles
Todo comenzó cuando el equipo se dispuso a comprobar si el hongo Rhodosporidium toruloides podía expresar la péptido sintetasa no ribosomal (NRPS, en sus siglas en inglés), una enzima que bacterias y hongos utilizan para ensamblar compuestos. Para lograrlo, los investigadores insertaron NRPS bacteriano en el genoma del hongo.
El hecho de escoger una enzima que convierte dos moléculas de aminoácidos en el pigmento azul indigoidina tenía como objetivo que pudiera comprobarse con facilidad si el experimento había funcionado puesto que, de hacerlo, la solución se volvería azul. Es decir, el colorante no era el fin principal del proyecto.
Así que en un primer momento los investigadores se centraron en analizar cómo aprovechar la capacidad de ensamblaje de la NRPS para la biosíntesis de compuestos orgánicos tan valiosos como los biocombustibles y en estudiar si los hongos escogidos eran una buena especie huésped para la producción. Sin embargo, cuando vieron lo azul que era el cultivo resultante se dieron cuenta de que “había sucedido algo increíble”.
Aunque no es la primera vez que un grupo de investigación sintetiza indigoidina utilizando microorganismos (lo ha hecho incluso algún equipo del centro norteamericano), con una concentración promedio de 86 gramos por litro de cultivo, el rendimiento de la cepa con la que han trabajo en el Joint BioEnergy Institute, a la que llamaron Bluebelle, es de lejos el mayor que se ha reportado nunca. Pero no solo eso, al récord de producción hay que sumar que los insumos proceden de materia vegetal sostenible. Hasta el momento, para conseguir una décima parte de esa cantidad de pigmento eran necesarios insumos considerablemente más caros.
Biocombustibles y otros usos
Más allá de las potenciales aplicaciones de la indigoidina, el proyecto ha logrado proporcionar nuevas vías de producción mediante enzimas NRPS, que era su objetivo principal. Esto último, consideran, es incluso más valioso que cualquier producto concreto. Estas enzimas están compuestas por subunidades con las que se pueden ensamblan diferentes compuestos a partir de moléculas más pequeñas. Desde el JBEI están interesados en aprovechar esta característica, que recuerda a la construcción con piezas de Lego, para generar bioproductos avanzados difíciles de fabricar, como los ya citados biocombustibles.
“El gran reto era conseguir un microorganismo que expresara las enzimas NRPS de manera eficiente y parece que estos hongos podrían hacerlo”, explica la directora del equipo. Los próximos pasos irán orientados a indagar en el uso de la indigoidina como tinte y a profundizar en las capacidades del hongo R. toruloides.
