Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich desarrollan un método innovador para producir aminoácidos esenciales a partir de energía solar, agua y dióxido de carbono, abordando la creciente demanda alimentaria global.
El aumento de la demanda alimentaria global, que podría alcanzar un 60% para 2050 según las proyecciones de la ONU, plantea serios desafíos en términos de sostenibilidad. Con solo un 2% adicional de tierras agrícolas disponibles, investigadores de la Técnica Universidad de Múnich (TUM) están explorando nuevas formas de garantizar la seguridad alimentaria. Un equipo del Campus Straubing ha desarrollado un método innovador para producir aminoácidos esenciales a partir de dióxido de carbono, hidrógeno y energía renovable.
Viktoria Lehmann, estudiante de doctorado en el departamento de química biogénica, destaca cómo este enfoque puede transformar la alimentación animal. Las vacas lecheras requieren más nutrientes que los que pueden obtener del pasto. Actualmente, se les suministran proteínas a través de piensos enriquecidos con aminoácidos. Sin embargo, la producción convencional de estos suplementos consume grandes cantidades de tierra y agua. "Buscamos una forma más eficiente y sostenible para satisfacer esta necesidad", explica Lehmann.
En una reciente publicación científica, el equipo presenta su metodología. La idea central es convertir la energía solar en electricidad mediante paneles fotovoltaicos, lo que permite generar hidrógeno. Este hidrógeno se combina con dióxido de carbono para producir metanol, un compuesto químico ampliamente utilizado en diversas industrias. Posteriormente, enzimas específicas convierten el metanol en diferentes aminoácidos dependiendo del tipo de enzima utilizada.
En 2023, los investigadores ya habían demostrado la producción de L-alanina a partir de metanol verde. La nueva investigación amplía esta capacidad a siete aminoácidos distintos: glicina, serina, L-asparagina, L-valina, L-glutamato y L-prolina. Este enfoque modular permite visualizarlo como un sistema "plug-and-play", donde cada aminoácido producido representa un paso hacia una plataforma tecnológica más amplia para crear bloques proteicos a partir de energía renovable.
A pesar del avance significativo logrado por el equipo, las cantidades producidas hasta ahora no son suficientes para su implementación económica a gran escala. Por ello, continúan trabajando en mejorar la eficiencia y rendimiento de las enzimas utilizadas en el proceso. "Nuestro trabajo es principalmente una prueba técnica que demuestra que es posible producir varios aminoácidos relevantes biológicamente a partir del metanol basado en CO?", concluye el profesor Volker Sieber.
Este desarrollo no solo tiene implicaciones para la agricultura tradicional; también podría jugar un papel crucial en sectores emergentes como la producción de carne cultivada, donde los aminoácidos son componentes clave en los medios nutritivos utilizados.
Los investigadores de la TUM han desarrollado un proceso que utiliza energía solar para convertir dióxido de carbono y agua en aminoácidos, los bloques de construcción de las proteínas. Este proceso implica la conversión de energía solar en electricidad, que luego se usa para generar hidrógeno y producir metanol, el cual es transformado en aminoácidos mediante enzimas específicas.
Este método podría ayudar a satisfacer la creciente demanda global de alimentos al permitir la producción de aminoácidos sin depender de grandes extensiones agrícolas. Esto es crucial dado que se prevé que el aumento en la población mundial requerirá un incremento significativo en la producción alimentaria, mientras que las tierras agrícolas adicionales serán limitadas.
El sistema modular desarrollado por los investigadores permite la producción de siete aminoácidos diferentes, incluyendo glicina, serina y L-valina. Esta versatilidad puede reducir la dependencia de fuentes tradicionales como la soja para alimentación animal y otros usos industriales.
Aunque se ha demostrado la viabilidad del proceso, las cantidades producidas actualmente no son suficientes para una utilización económica. Los investigadores están trabajando para mejorar la eficiencia y capacidad productiva de las enzimas utilizadas en el proceso.