Selection and genetic improvement of microorganisms for second generation bioethanol.

Il bioetanolo di seconda generazione rappresenta una delle alternative più promettenti tra i biocarburanti. Dal punto di vista biotecnologico, la definizione di un processo economicamente sostenibile per la produzione di bioetanolo da biomassa lignocellulosica è ancora lontana. Lo sviluppo di un microrganismo CBP (Consolidated BioProcessing) capace di idrolizzare i polimeri complessi della biomassa e di convertirli efficacemente in etanolo è una delle strategie più interessanti nel panorama scientifico internazionale. Questo studio ha avviato un programma di selezione e miglioramento genetico di ceppi microbici finalizzato allo sviluppo di un microrganismo adatto alla produzione CBP di bioetanolo da biomassa. Numerosi ceppi microbici cellulosolitici sono stati isolati ed identificati. Le loro attività idrolitiche sono elevate e alcuni isolati hanno dimostrato potenziali capacità fermentative. Inoltre, quattrocento ceppi di lievito wild type sono stati caratterizzati per la loro capacità di produrre enzimi extracellulari. Alcuni ceppi hanno presentato interessanti attività idrolitiche a carico di pectina, cellulosa ed amido. In particolare, un lievito non-Saccharomyces si è distinto per la produzione di efficienti cellulasi e tredici isolati di S. cerevisiae sono stati selezionati per la capacità di utilizzare amido solubile come unica fonte di carbonio. Lo studio ha inoltre sviluppato un sistema SHF (Separated Hydrolysis and Fermentation) per la conversione in etanolo di crusca di grano, scelta come substrato modello di residui agro-industriali a basso costo. Le rese in etanolo, ottenute mediante due ceppi di Saccharomyces sp. opportunamente selezionati, sono risultate promettenti. Un programma di ingenieria genetica ha consentito di ottenere alcuni ceppi mutanti per l'integrazione cromosomica multipla di un gene sintetico codificante per una glucoamilasi fungina. I ceppi ricombinanti, capaci di produrre etanolo da amido grezzo, potrebbero essere impiegati efficacemente in processi CBP a partire da residui industriali amidacei. In base ai risultati preliminari finora conseguiti, questo studio rappresenta un primo passo verso lo sviluppo di microrganismi idonei alla conversione one-step di biomassa in etanolo.