El estireno es uno de los principales bloques químicos intermedios utilizados para hacer muchos de los polímeros plásticos y materiales de caucho que utilizamos hoy. Más de 6 millones de toneladas de este material se fabrican cada año sólo en Estados Unidos, la mayoría del cual entra en la producción de materiales aislantes, neumáticos para automóviles, calzado, aparatos médicos y cientos de otros productos utilizados.
El problema es que actualmente todo el estireno es un derivado de los recursos decrecientes del petróleo y su producción requiere uno de los procesos mas intensivos en energía en la industria manufacturera petroquímica. Más de tres toneladas de vapor son necesarias para producir una tonelada de estireno. Este consumo excesivo de energía también produce cantidades significativas de dióxido de carbono, que contribuyen a la acumulación perjudicial de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
En la Universidad Estatal de Arizona, David Nielsen y Rebeca McKenna están buscando maneras de hacer estireno y productos petroquímicos comunes utilizando recursos renovables. Ellos quieren producir materiales que sean más sostenibles, que requieran menos energía para producirlos, y alivien los impactos ambientales negativos, cuando se fabriquen.
Nielsen es un profesor asistente de ingeniería química en la Escuela de Ingeniería de Materia, Transporte y Energía, una de las Escuelas de Ingenieria Fulton Ira A de la UEA. McKenna está estudiando para obtener un doctorado en ingeniería química. Están experimentando con microorganismos de ingeniería para actuar como catalizadores para la fabricación de estireno a partir de recursos renovables en este caso los materiales biológicos, como los azúcares de las plantas.
Las bacterias que manipularon genéticamente para ese fin ha llamado la atención de sus compañeros en su campo. Un informe sobre su trabajo fue publicado por primera vez en Metabolic Engineering la revista internacional de ciencia e ingeniería, y más tarde apareció en Nature Chemical Biology como una "investigación destacada".
El verano pasado, McKenna fue uno de sólo un puñado de estudiantes investigadores seleccionados por la Sociedad de Microbiología Industrial para dar una presentación en su reunión anual. Su informe, titulado "La biosíntesis de estireno a partir de recursos renovables", ganó el premio a la mejor Conferencia Oral Estudiantil. "Lo que hemos hecho es crear una nueva vía metabólica", explica Nielsen.
"Hemos encontrado los genes y las enzimas necesarias para lograr la química necesaria, y los hemos enlazados de una manera que permite a nuestras bacterias diseñadas funcionar como una especie de catalizador biológico. De esta manera, las células pueden realizar todas las las reacciones bioquímicas necesarias para convertir los azúcares, tales como la glucosa, en estireno ".
Él y McKenna están haciendo lo que él describe como la construcción de "fábricas quimicas microscópicas, microbiológicas", diseñadas para sintetizar la materia prima necesaria para fabricar productos con características idénticas a las que en el pasado se han derivado sólo del petróleo. Si eso se logra, podría ser posible que estos productos químicos producidos a partir de materiales renovables puedan "conectarse directamente a la infraestructura existente, y estar listo para su uso en sistemas de producción actuales que proporcionan muchos de los productos que usamos todos los días", dice Nielsen.
El siguiente salto, uno particularmente difícil, consiste en mejorar aún más las bacterias y ampliar el proceso de producción de estireno, hasta donde puedan ser producidos a partir de recursos renovables con la misma viabilidad económica del estireno producido del petróleo. Nielsen ve potencial para que su investigación y la de McKenna contribuyan a los esfuerzos de ingeniería para desarrollar otros productos químicos de uso común, combustibles y materiales procedentes de recursos renovables que pudieran "crear mercados completamente nuevos para bioquímicos y biopolímeros renovables ".
Por lo muy menos, "esperamos ser capaces de desarrollar alternativas renovables viables para la industria de los bioplásticos", dice. "A partir de ahí, podríamos ser capaces de empezar a hacer todo tipo de nuevos productos a partir de materiales biológicos renovables,", incluyendo nuevos tipos de combustibles.
Acerca de la Universidad Estatal de Arizona
La UEA esta comprometida a reducir su consumo de energía, aumentar la eficiencia, y reducir al mínimo las emisiones nocivas relacionadas con el consumo de energía. La UEA alcanzó los 10 MW de capacidad de energía solar el 3 de septiembre de 2011 y está en camino de alcanzar los 15 MW a finales de 2011 con un objetivo de 20 MW para el año 2014. La UEA se compromete a reducir sus desechos sólidos y aumentar la proporción desviada de los vertederos.
Fuente: Universidad Estatal de Arizona
SpecialChem - Dic 7, 2011
El problema es que actualmente todo el estireno es un derivado de los recursos decrecientes del petróleo y su producción requiere uno de los procesos mas intensivos en energía en la industria manufacturera petroquímica. Más de tres toneladas de vapor son necesarias para producir una tonelada de estireno. Este consumo excesivo de energía también produce cantidades significativas de dióxido de carbono, que contribuyen a la acumulación perjudicial de gases de efecto invernadero en la atmósfera.
En la Universidad Estatal de Arizona, David Nielsen y Rebeca McKenna están buscando maneras de hacer estireno y productos petroquímicos comunes utilizando recursos renovables. Ellos quieren producir materiales que sean más sostenibles, que requieran menos energía para producirlos, y alivien los impactos ambientales negativos, cuando se fabriquen.
Nielsen es un profesor asistente de ingeniería química en la Escuela de Ingeniería de Materia, Transporte y Energía, una de las Escuelas de Ingenieria Fulton Ira A de la UEA. McKenna está estudiando para obtener un doctorado en ingeniería química. Están experimentando con microorganismos de ingeniería para actuar como catalizadores para la fabricación de estireno a partir de recursos renovables en este caso los materiales biológicos, como los azúcares de las plantas.
Las bacterias que manipularon genéticamente para ese fin ha llamado la atención de sus compañeros en su campo. Un informe sobre su trabajo fue publicado por primera vez en Metabolic Engineering la revista internacional de ciencia e ingeniería, y más tarde apareció en Nature Chemical Biology como una "investigación destacada".
El verano pasado, McKenna fue uno de sólo un puñado de estudiantes investigadores seleccionados por la Sociedad de Microbiología Industrial para dar una presentación en su reunión anual. Su informe, titulado "La biosíntesis de estireno a partir de recursos renovables", ganó el premio a la mejor Conferencia Oral Estudiantil. "Lo que hemos hecho es crear una nueva vía metabólica", explica Nielsen.
"Hemos encontrado los genes y las enzimas necesarias para lograr la química necesaria, y los hemos enlazados de una manera que permite a nuestras bacterias diseñadas funcionar como una especie de catalizador biológico. De esta manera, las células pueden realizar todas las las reacciones bioquímicas necesarias para convertir los azúcares, tales como la glucosa, en estireno ".
Él y McKenna están haciendo lo que él describe como la construcción de "fábricas quimicas microscópicas, microbiológicas", diseñadas para sintetizar la materia prima necesaria para fabricar productos con características idénticas a las que en el pasado se han derivado sólo del petróleo. Si eso se logra, podría ser posible que estos productos químicos producidos a partir de materiales renovables puedan "conectarse directamente a la infraestructura existente, y estar listo para su uso en sistemas de producción actuales que proporcionan muchos de los productos que usamos todos los días", dice Nielsen.
El siguiente salto, uno particularmente difícil, consiste en mejorar aún más las bacterias y ampliar el proceso de producción de estireno, hasta donde puedan ser producidos a partir de recursos renovables con la misma viabilidad económica del estireno producido del petróleo. Nielsen ve potencial para que su investigación y la de McKenna contribuyan a los esfuerzos de ingeniería para desarrollar otros productos químicos de uso común, combustibles y materiales procedentes de recursos renovables que pudieran "crear mercados completamente nuevos para bioquímicos y biopolímeros renovables ".
Por lo muy menos, "esperamos ser capaces de desarrollar alternativas renovables viables para la industria de los bioplásticos", dice. "A partir de ahí, podríamos ser capaces de empezar a hacer todo tipo de nuevos productos a partir de materiales biológicos renovables,", incluyendo nuevos tipos de combustibles.
Acerca de la Universidad Estatal de Arizona
La UEA esta comprometida a reducir su consumo de energía, aumentar la eficiencia, y reducir al mínimo las emisiones nocivas relacionadas con el consumo de energía. La UEA alcanzó los 10 MW de capacidad de energía solar el 3 de septiembre de 2011 y está en camino de alcanzar los 15 MW a finales de 2011 con un objetivo de 20 MW para el año 2014. La UEA se compromete a reducir sus desechos sólidos y aumentar la proporción desviada de los vertederos.
Fuente: Universidad Estatal de Arizona
SpecialChem - Dic 7, 2011
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