Diseño y desarrollo de una estrategia biotecnológica para la producción de estirenos a partir de biomasa lignocelulósica

FERRARI, M. M.; PALAZZOLO, M. A.; MARTINEZ, A. A.

Encuentro; Encuentro Jóvenes Investigadores de la Asociación de Universidades Grupo Montevideo (AUGM); 2020

Asociación de Universidades Grupo Montevideo (AUGM)

Las industrias agrícola, alimentaria y papelera desechan una inconmensurablecantidad de biomasa lignocelulósica a nivel mundial. Ésta representa una fuente ideal decompuestos orgánicos de origen renovable para la producción de bienes y servicios, siendouna prometedora alternativa al uso de recursos fósiles, iniciativa que se enmarca en elconcepto de Biorrefinerías. Los estirenos son compuestos aromáticos volátiles queconfieren aromas y sabores a alimentos y bebidas. También se utilizan como monómeros enla fabricación de plásticos. Su producción industrial emplea benceno y etileno, tradicionalesderivados del petróleo, y requiere catalizadores inorgánicos, altas temperaturas y múltiplesetapas de síntesis. Con el objetivo de disponer de una estrategia biotecnológica deproducción de estirenos a partir de biomasa lignocelulósica que sea acorde a los principiosdel Desarrollo Sostenible, se diseñó una ruta de síntesis innovadora que contempla el usode lignina ?fracción de la biomasa carente de valor comercial que suele quemarse- comomateria prima. Este proyecto, presentado como Trabajo Final de Licenciatura enBiotecnología en febrero de 2020, describe el desarrollo inicial de dicha estrategia ypermitió la inserción de quien suscribe en el Grupo de Química Bioorgánica y Biocatálisis(INTEQUI, UNSL-CONICET) para iniciar su doctorado en abril del mismo año.La lignina representa aproximadamente el 30% de la biomasa lignocelulósica y esuna fuente renovable de aldehídos aromáticos. Por este motivo, se desarrolló una estrategiade dos pasos que involucra la síntesis de precursores de estirenos a partir de estoscompuestos empleando química verde, y su posterior descarboxilación mediante el uso demicroorganismos como biocatalizadores. Utilizando aldehídos comerciales y sintetizadospor el grupo de trabajo, se sintetizaron más de 20 precursores de estirenos ?algunos noreportados previamente-, empleando reactivos renovables y condiciones de reacciónambientalmente responsables. Luego, se empleó ácido ferúlico como precursor modelo pararealizar un screening sobre nuestra colección de especies de hongos con el fin de hallarbiocatalizadores capaces de generar estirenos a través de la descarboxilación de susprecursores. Se detectaron 11 cepas capaces de producir estirenos empleando únicamenteun sistema buffer como medio de reacción y en sólo 48 h. Se seleccionó la mejor cepa,Mortierella isabelina, y se evaluó su actividad sobre los precursores obtenidospreviamente, observándose buena selectividad. Finalmente, y para simplificar el proceso, seevaluó la posibilidad de condensar los dos pasos de síntesis en un único reactor y seobservó que tanto los reactivos como el solvente de síntesis no impactan negativamentesobre la actividad del biocatalizador seleccionado.El trabajo realizado constituye una prometedora alternativa para la producción deestirenos a partir de materias primas renovables que promueve al desarrollo de lasbiorrefinerías en Latinoamérica, de enorme potencial en Argentina, donde la grancantidad de biomasa disponible representa innumerables oportunidades.