El ácido nicotínico (NA) expande la piscina portadora de electrones, mientras que el hierro nano cero-valente (NZVI) proporciona electrones externos, mejora sinérgicamente la producción de hidrógeno y etanol a partir de algas marrones. Crédito: International Journal of Hydrogen Energy (2025). Doi: 10.1016/j.ijhydene.2025.150575
Un equipo de investigadores dirigido por el Prof. Li Weiming del Instituto de Ecología Aplicada de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un nuevo enfoque de “ingeniería coordinada” para mejorar la producción de biocombustibles a partir de algas Brown, una prometedora materia prima de biomasa de tercera generación.
Sus hallazgos, publicado El 22 de julio en el International Journal of Hydrogen Energy, aborde los cuellos de botella metabólicos clave que limitan la eficiencia de la fermentación microbiana en las biorefinerías marinas.
Los biocombustibles derivados de la biomasa como las algas marrones representan una solución sostenible a la crisis energética global y los desafíos ambientales. Las algas marrones se consideran una materia prima ideal de tercera generación porque no compiten con los cultivos alimenticios y crecen rápidamente. Sin embargo, la eficiencia de convertir esta biomasa en valiosos biocombustibles ha estado limitada por cuellos de botella metabólicos dentro de los microorganismos de fermentación, un problema que obstaculiza la viabilidad económica de las biorefinerías marinas.
Para superar este cuello de botella, los investigadores introdujeron la estrategia sinérgica que combina el ácido nicotínico (NA), un precursor de la síntesis de NAD, y el hierro nano cero-valente (NZVI), que actúa como un donante de electrones externo. Utilizando etanoligenens harbinense como microorganismo modelo, esta suplementación dual amplió significativamente el grupo NAD intracelular y aumentó el poder reductor.
En condiciones optimizadas, el uso combinado de NA y NZVI aumentó el rendimiento de hidrógeno en un 84.05% y el rendimiento de etanol en un 81.98% en comparación con los controles, lo que aumenta la eficiencia de conversión de bioenergía total (BIOECE) a 33.57%, una mejora del 84.65%.
“Nuestro trabajo revela un principio crítico: la verdadera innovación radica en la sinergia. NA proporciona más portadores, y NZVI proporciona los electrones adicionales”, dijo Li Weiming. “Este enfoque coordinado, adaptado a las propiedades del sustrato, representa una estrategia más sofisticada y adaptable para la producción de biocombustibles”.
El análisis mecanicista confirmó que esta estrategia regulaba los genes clave en la vía de síntesis de NAD y creó un entorno intracelular más reductor, lo que a su vez mejoró la actividad de las enzimas clave responsables de la síntesis de hidrógeno y etanol.
Este estudio destaca el potencial significativo de combinar la ingeniería de cofactores metabólicos con la reducción de la suplementación de potencia. Los esfuerzos futuros se centrarán en la optimización de procesos para realizar todo el potencial de esta estrategia dentro del concepto de biorrefinería marina.
Más información: Weiming Li et al, desbloqueando la coproducción sinérgica de hidrógeno-etanol a partir de algas marrones a través de la expansión de la piscina NAD mediada por ácido nicotínico, International Journal of Hydrogen Energy (2025). Doi: 10.1016/j.ijhydene.2025.150575
Proporcionado por la Academia de Ciencias de China
Cita: los científicos desarrollan una estrategia coordinada para impulsar la producción de biocombustibles a partir de algas marrones (2025, 5 de agosto) recuperado el 5 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-scientists-strategy-boost-biofuel-production.html
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