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21 maggio 2012

Il petrolio del futuro? Biomasse e Batteri sono i candidati!

L’Ingegneria dei sistemi metabolici dei microorganismi permette una produzione efficiente di sostanze chimiche e naturali ed artificiali a partire da  biomasse rinnovabili non alimentari.

Nella vita di tutti i giorni utilizziamo benzina, diesel, materie plastiche, gomme e numerosi prodotti chimici derivati dal petrolio fossile attraverso processi di raffineria petrolchimica. Tuttavia questa fonte di energia sappiamo non essere rinnovabile a causa di riserve fossili limitate. Inoltre il nostro pianeta si trova ad affrontare problemi legati ai cambiamenti climatici e ad altri problemi ambientali legati al crescente utilizzo di risorse fossili.

Una soluzione per risolvere i problemi appena esposti potrebbe essere l’utilizzo di fonti rinnovabili come le biomasse non alimentari per la produzione di prodotti chimici, combustibili e materiali simili attraverso le Bioraffinerie.

I microrganismi possono essere utilizzati come biocatalizzatori per convertire biomassa in prodotti di interesse commerciale. Tuttavia quando i microrganismi vengono isolat dal loro ambiente naturale, la loro efficienza di produzione di prodotti di un qualche interesse economico risulta piuttosto bassa. L’ingegneria metabolica è intervenuta proprio su questa carenza ed ha migliorato le caratteristiche cellulari di questi organismi fino al livello desiderato.

Negli ultimi dieci anni sono stati fatti dei grandi progressi nello studio dei sistemi biologici. Questo ha consentito un miglioramento sia qualitativo che quantitativo per la comprensione dei processi cellulari. Inoltre, i progressi effettuati nel campo della biologia sintetica hanno permesso la progettazione e la creazione di circuiti  di regolazione genica artificiali. L’ingegneria metabolica si sta rapidamente integrando con le strategie e le metodologie utilizzate nella biologia dei sistemi e nei biologia sintetica dando vita ad un nuovo campo di studio: L’ingegneria dei Sistemi Metabolici.

Il lavoro,  pubblicato su Nature Chemical Biology dal professor Sang Yup Lee e dai suo colleghi del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare del Korea Advanced Institute of Science and Tecnology (KAIST), presenta nuove strategie di ingegneria dei sistemi metabolici per lo sviluppo di microrganismi per la produzione di sostanze chimiche naturali e di sintesi a partire da biomasse rinnovabili.

In primo luogo hanno classificato le sostanze chimiche da realizzare in quattro categorie che dipendono dalla loro natura o dalla loro provenienza. Hanno inoltre fornito degli esempi pertinenti sulle metodiche da seguire e sui processi metabolici implicati concludendo poi con gli eventuali limiti di ogni processo esposto.

Il professor Lee ha dichiarato: “Si prevede che la maggior parte delle sostanze chimiche e dei materiali di largo uso, saranno prodotto attraverso le Bioraffinerie. Abbiamo a disposizione nuove strategie per lo sviluppo di ceppi microbici in grado di produrre i materiali desiderati con efficienze di produzione molto elevati, consentendo in tal modo di essere competitivi sul mercato con i prodotti derivanti dalle raffinerie petrolchimiche”.

L’Editor della rivista, la Drss.a Catherine Goodman ha dichiarato: “E’ emozionante vedere quanto velocemente la scienza stia progredendo in questo campo. Idee che sembravano fantascienza qualche tempo fa ora stanno prendendo forma nei laboratori di ricerca e nelle Bioraffinerie. L’articolo del professor Lee e dei suoi colleghi non solo mette in luce le più avanzate tecniche e strategie disponibili, ma offre anche una consulenza critica al progresso del settore nel suo complesso”.

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