Un nuevo trabajo publicado en la revista Biotechnology for Biofuels and Bioproducts por el grupo dirigido por la Dra. Susana Camarero en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CSIC) muestra la producción de un conjunto de nuevas lacasas fúngicas capaces de operar en condiciones extremas de elevado pH y temperatura típicas de la transformación industrial de la madera en pasta kraft o tableros de fibras.
La industria papelera se enfrenta al reto de lograr el pleno aprovechamiento de todos los componentes de la madera para convertirse en biorrefinerías integradas. Durante la fabricación de pasta kraft, el proceso predominante para producir pasta química a partir de la madera, se elimina la lignina, que se libera en los licores negros y suele incinerarse para proporcionar energía a la fábrica. Sin embargo, la lignina posee propiedades químicas atractivas como polímero a granel y constituye una valiosa fuente de compuestos aromáticos renovables. La despolimerización de las ligninas kraft en compuestos fenólicos para sustituir a los productos químicos de origen fósil constituye un gran avance para valorizar estas ligninas industriales en productos sostenibles. Además, en la transformación industrial de la madera se buscan medios de producción más ecológicos y sostenibles.
Mediante ingeniería de enzimas, combinando evolución dirigida y diseño racional, Rodríguez-Escribano y colaboradores han desarrollado y producido en levadura un conjunto de oxidasas ligninolíticas (lacasas) extremófilas capaces de operar en condiciones extremas de pH y temperatura. Por primera vez, lacasas fúngicas de alto potencial redox son capaces de oxidar fenoles derivados de la lignina y lignina kraft a pH 10, algo impensable para las enzimas nativas que tienen una fuerte actividad ácida. Además, las nuevas lacasas muestran una actividad máxima a 70ºC y una notable resistencia térmica.
La aplicabilidad de las nuevas lacasas queda demostrada por su capacidad para despolimerizar ligninas kraft que sólo son solubles a pH alcalino. Además, mejoran la blanqueabilidad de las pastas kraft, reduciendo la necesidad de dióxido de cloro en comparación con el procedimiento de blanqueo industrial. Además, reducen la energía necesaria para obtener fibras a partir de astillas de madera en la fabricación de tableros. Se espera que su uso como biocatalizadores en el sector de la conversión de la madera contribuya al desarrollo de procesos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente, así como de productos más sostenibles.
Los resultados publicados en este artículo se obtuvieron en el marco del proyecto WoodZymes, cuyo objetivo era proporcionar biocatalizadores extremófilos capaces de valorizar los flujos secundarios de biomasa procedentes de la producción de pasta kraft, y procesos asistidos por extremozimas para reducir la energía y los productos químicos necesarios en la producción de pasta de papel y tableros de fibras.
El trabajo es el resultado de una colaboración internacional entre el CIB Margarita Salas, la Universidad de la Sapienza (Italia), la empresa biotecnológica MetGen Oy (Finlandia), el Centro tecnológico del papel (CTP) y el Instituto tecnológico de la madera (FCBA), Francia.
Referencia: Tailor-made alkaliphilic and thermostable fungal laccases for industrial wood processing. David Rodríguez‐Escribano, Rocío Pliego‐Magán, Felipe de Salas, Pablo Aza, Patrizia Gentili, Petri Ihalainen, Thomas Levée, Valérie Meyer, Michel Petit‐Conil, Sandra Tapin‐Lingua, Michael Lecourt, Susana Camarero (2022) Biotechnology for Biofuels and Bioproducts. 15, 149. https://doi.org/10.1186/s13068-022-02247-2