Producción ecológica sostenible a partir de bagazo de cerveza

La Altbier es más que una cerveza, es parte de la esencia de Düsseldorf. Sin embargo, con cada cerveza elaborada se genera un subproducto que a menudo se pasa por alto: el llamado «grano usado de cerveza» (en inglés, «Brewer’s Spent Grain»). Aquí es precisamente donde entra en juego el equipo iGEM de este año de la HHU con su proyecto «Cozyme».

El objetivo es fabricar productos de base biológica de alta calidad a partir de residuos de elaboración de cerveza hasta ahora poco aprovechados, de forma sostenible, modular y respetuosa con los recursos. El equipo iGEM de la HHU se centra, entre otras cosas, en los denominados jasmonatos. Se trata de fitohormonas —sustancias de señalización vegetales— que se utilizan en la agricultura como fertilizantes biológicos y como agentes para fortalecer las plantas. Con su ayuda se pueden cultivar, por ejemplo, cereales más abundantes y saludables, como la cebada, de forma más eficiente.

«En definitiva, esto garantiza la base de materias primas para la cerveza, lo que a su vez nos permite utilizar más bagazo de cerveza como materia prima para la producción de nuevos jasmonatos: un ciclo biológico perfecto», explica Ole Nielsen, uno de los estudiantes que lidera el equipo iGEM de la HHU.

El equipo iGEM se centra en una bioproducción continua, es decir, en la que los microorganismos producen sustancias de forma ininterrumpida, en lugar de hacerlo en lotes individuales. Está desarrollando un sistema modular que, siguiendo un principio de construcción modular, puede adaptarse de forma flexible para descomponer diversos residuos biológicos y transformarlos en nuevos productos. El núcleo innovador del proyecto reside en la denominada optogenética: diversos procesos biológicos pueden controlarse mediante la luz.

«Esta tecnología supone una alternativa revolucionaria a los cultivos mixtos de auxotrofos ya establecidos», explica Lina Bollmann. Se denomina «auxótrofo» a los microorganismos que dependen del aporte de determinados nutrientes del entorno, ya que no pueden sintetizarlos por sí mismos. Sin embargo, una desventaja es que, en la práctica, los cultivos auxotróficos clásicos suelen presentar una baja tasa de crecimiento y un bajo rendimiento de producto. Además, resulta difícil mantener el equilibrio en este tipo de cocultivos.

En la optogenética, la proporción de la población se controla con precisión mediante longitudes de onda de luz. Con la ayuda de dos fuentes de luz, el equipo puede intervenir de forma selectiva: determinadas longitudes de onda permiten regular o inhibir el crecimiento de cepas concretas para equilibrar a la perfección la dinámica de la población. Además, el control mediante luz permite separar temporalmente los procesos: en primer lugar, se descompone la celulosa de los residuos de la elaboración de cerveza y, en una segunda fase, se maximiza la producción de la sustancia objetivo a partir de los productos de la descomposición.

«La particularidad de nuestro sistema es que no solo será aplicable a los jasmonatos, sino que, gracias a su diseño modular, también permitirá producir otras sustancias. En una primera fase, nos hemos decantado por la producción de jasmonatos porque tienen una relación directa con el sector cervecero, están bien investigados y, al mismo tiempo, nos brindan la oportunidad de demostrar el carácter modular de nuestro sistema», explica Aniela Jakimowicz, miembro del equipo.

Equipo Cozyme: El equipo de este año está formado por 15 miembros comprometidos de diferentes carreras y semestres: siete estudiantes del grado en Biología Cuantitativa, una estudiante de Bioquímica y siete estudiantes de máster en Biología. El equipo cuenta con el apoyo de varios asesores, miembros experimentados de anteriores equipos iGEM de la HHU. Además, en cuestiones técnicas, el equipo recibe el asesoramiento de los investigadores principales (PI): el Prof. Dr. Guido Grossmann, del Instituto de Biología Celular y de Interacciones, y el Dr. Stefan Robertz.