Recientemente, un grupo de investigadores de Codexis, con sede en Redwood City, Califo ia, ha desarrollado unas enzimas modificadas genéticamente para hacer la captura de dióxido de carbono menos costosa--su método podría aumentar el coste de la electricidad en menos de un tercio.
Las nuevas enzimas aumentan la eficiencia, por un factor de 100, de un disolvente utilizado para capturar dióxido de carbono. Esto promete reducir la energía necesaria para capturar y almacenar el gas de efecto inve adero. Los investigadores desarrollaron nuevas formas para ingeniar enzimas que puedan operar a las altas temperaturas de la chimenea de una planta de carbón.
La manera estándar de capturar CO2 es utilizar un disolvente llamado monoetanolamina (MEA). El dióxido de carbono es absorbido por este disolvente, separándolo así de los demás gases de combustión. Para almacenar el dióxido de carbono éste tiene que ser liberado mediante la aplicación de calor--esto produce una corriente pura de dióxido de carbono, que puede ser comprimido y separado de forma permanente. La energía necesaria para hacer esto disminuye la potencia de una planta de carbón en un 30 por ciento. Esto, en combinación con el equipamiento extra y los materiales necesarios para capturar el CO2, aumenta el coste de la electricidad producida en aproximadamente un 80 por ciento. El enfoque de Codexis podría limitar dicho aumento a un 35 por ciento o menos, señala James Lalonde, vicepresidente de bioquímica, ingeniería e I+D de la empresa.
Los investigadores de Codexis modificaron genéticamente una enzima, llamada anhidrasa carbónica, que participa en la respiración de muchos organismos, incluidos los seres humanos. La anhidrasa carbónica ayuda a que un disolvente llamado metildietanolamina (MDEA) se una con el dióxido de carbono. El problema más difícil fue la modificación de las enzimas para que pudieran sobrevivir a las altas temperaturas habituales en las chimeneas. Las enzimas pueden vivir a temperaturas de alrededor de 25°C, pero pronto dejan de funcionar a temperaturas superiores a 55°C o 65°C.
nLos primeros resultados muestran que las enzimas modificadas de Codexis pueden sobrevivir a temperaturas superiores a 85 ° C durante media hora. Esto es lo suficientemente alto como para que la enzima sobreviva en las chimeneas, pero no a la temperatura necesaria para liberar el dióxido de carbono para su almacenamiento (130°C). Lalonde afirma que la empresa ha mejorado mucho desde que estos primeros resultados se dieron a conocer, pero aún no se han publicado las nuevas cifras.
Anteriormente, esta empresa ha diseñado con éxito unas enzimas para el desarrollo de fármacos. Codexis ha ganado dos premios "tecnología verde" de la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. por el desarrollo de enzimas para la fabricación de los fármacos--atorvastatina, el ingrediente activo del medicamento Lipitor, para bajar el colesterol y sitagliptina, el ingrediente activo del medicamento Januvia para la diabetes. Estas enzimas simplificaron la síntesis de fármacos y redujeron la cantidad de residuos.
Codexis usa una versión propietaria de la evolución dirigida. En su forma más simple, la evolución dirigida implica hacer cambios al azar sobre genes existentes. Estas mutaciones alteran cada vez un aminoácido de la enzima. Los genes que funcionan mejor son seleccionados y se modifican para aumentar el rendimiento aún más. Los investigadores de Codexis han desarrollado una versión más rápida del proceso que implica el intercambio de segmentos relativamente grandes de la secuencia del gen--hacer múltiples cambios a los aminoácidos cada vez. También han desarrollado técnicas computacionales que les permiten determinar qué partes del gen son más propensas a conducir a mejoras en el rendimiento si se modifican. Estos cambios hacen que el proceso sea más eficiente y dan lugar a grandes aumentos del rendimiento en un intervalo de tiempo relativamente corto.
"La tecnología de Codexis ha demostrado ser ciertamente muy poderosa", afirma Stefan Lutz, profesor asociado de química biomolecular de la Universidad Emory. Él advierte que tal vez sea más difícil trabajar con dióxido de carbono que con productos farmacéuticos. "Si tienen éxito, será un gran negocio", añade él.