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Un grupo de investigadores de la zona alemana de Sajonia están desarrollando fábricas celulares biotecnológicas que no necesitan terrenos agrícolas ni materias primas fósiles.
En concreto, la Universidad Politécnica de Chemnitz, la Universidad de Leipzig y Fraunhofer FEP utilizan microalgas para producir a partir de dióxido de carbono y luz solar el importante producto químico básico glicolato, un componente básico para medicamentos, conservantes y polímeros que actualmente se produce a partir de materias primas fósiles parcialmente tóxicas.
El proyecto de cooperación interdisciplinar PhotoKon podría contribuir significativamente a la bioeconomía regional del país de cara a producir valiosos productos químicos directamente a partir del CO₂ y la luz, obviando la necesidad de tierras agrícolas escasas o recursos fósiles. Los investigadores utilizan la microalga Chlamydomonas reinhardtii, que están optimizando para su uso industrial con novedosos métodos de mutación y cribado basado en IA.
Los tres socios del proyecto ya han realizado avances significativos y trabajan con enfoques innovadores. PhotoKon está desarrollando la base científica para el uso de la radiación ionizante como nuevo método para el cultivo selectivo y la optimización de células fotosintéticamente activas.
El Fraunhofer FEP de Dresde ha desarrollado un nuevo método de mutación basado en la radiación de electrones de baja energía (< 300 keV). La Prof. Simone Schopf de Fraunhofer FEP subraya: "Los experimentos dosimétricos complementarios con dosímetros de película comerciales y los métodos propios de medición de dosis nos permiten controlar con precisión el efecto mutagénico."
La Universidad de Leipzig ya ha demostrado la viabilidad básica de la producción fotocatalítica de glicolato y está desarrollando un innovador método de detección basado en el pH. Este método utiliza indicadores de color en placas de agar, que cambian como resultado de la excreción de glicolato por las células de las algas. Este enfoque se basa en la observación experimental de que la acumulación de glicolato en el medio circundante se correlaciona con una disminución del pH.
La Universidad Politécnica de Chemnitz ha logrado avances significativos en el cribado de mutantes asistido por robots mediante el análisis de imágenes basado en IA. El equipo está desarrollando rutinas de cribado automatizadas que pueden analizar de forma independiente miles de colonias de algas e identificar mutantes prometedores.
"Este enfoque interdisciplinario nos permite utilizar específicamente la fotorrespiración natural de las algas -normalmente un efecto secundario no deseado- para la producción selectiva de glicolato", explica el profesor Severin Sasso, de la Universidad de Leipzig.
El cribado y aislamiento de mutantes positivos se realiza mediante un proceso de reconocimiento de imágenes basado en IA con enfoques de aprendizaje por transferencia. Mediante el aislamiento de fábricas de células prometedoras, es posible investigar la base biológica del efecto de la radiación ionizante sobre las células e implementar el escalado en bioprocesos técnicos.
"Aspiramos a un proceso biológica y tecnológicamente mejorado, que se validará a escala de laboratorio en el nuevo Laboratorio de Agricultura en Ambiente Controlado de la Universidad Tecnológica de Chemnitz", informa el Dr. Felix Krujatz. Mediante una tecnología de control inteligente para la producción eficiente de glicolato a escala de laboratorio, la tecnología PhotoKon abre la puerta a la conversión sostenible y biológica del CO2 en el producto químico de base.
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