La paja es el tallo seco de ciertas gramíneas, especialmente los cereales llamados comúnmente de “caña” (trigo, avena, centeno, cebada, arroz, etcétera), una vez cortado y desechado, después de haber separado el grano o semilla mediante la trilla. La paja se usa comúnmente para alimentar animales, quemar, enfardar, y se puede usar como materia prima para producir biocombustible.
El etanol, un alcohol, es un biocombustible limpio y renovable que se produce tradicionalmente mediante la fermentación de la sacarosa de la caña de azúcar o la glucosa liberada a partir del almidón de maíz.
Con una demanda creciente de biocombustibles en los últimos años, la celulosa de materiales vegetales no comestibles (por ejemplo, hojas de caña de azúcar, tallos de maíz, paja de arroz) se ha utilizado como materia prima para la producción de bioetanol. Sin embargo, dado que la celulosa está reticulada con lignina en las paredes celulares de las plantas, es muy difícil liberar glucosa de la celulosa.
Un esfuerzo de investigación en colaboración de la Universidad de Hong Kong (HKU) y la Universidad de Kyoto (Kyoto U) ha revelado una nueva estrategia para permitir que la celulosa en la paja de arroz libere su azúcar fermentable de manera más eficiente. El avance de la investigación se publicó recientemente en una notable revista de ciencia de plantas, Plant Physiology.
La lignina es un polímero complejo que funciona para proporcionar resistencia mecánica e integridad estructural en las plantas. Sin embargo, se requieren procedimientos costosos y complicados para liberar la barrera de lignina con el fin de utilizar la celulosa de manera más eficiente durante la producción de bioetanol.
El arroz y otros cereales pertenecen a la familia de las gramíneas (Poaceae). La lignina en sus tallos y hojas contiene un componente especial llamado tricina. Los bioquímicos de plantas de HKU, el Dr. Clive Lo Sze-chung y su estudiante, la Dra. Lydia Lam Pui-ying, junto con el Dr. Yuki Tobimatsu, especialista en lignina de Kyoto, comenzaron un proyecto de colaboración desde hace dos años.
Según su descubrimiento, cuando se elimina la flavona sintasa II (FNSII), una enzima clave involucrada en la síntesis de tricina, no solo no se produce tricina, sino que el contenido de lignina en la paja de arroz también se redujo en aproximadamente un tercio. Además, el rendimiento de glucosa a partir de la degradación de la celulosa se incrementó en un 37% sin ningún tratamiento químico.
La glucosa liberada de la celulosa se puede utilizar para la producción de bioetanol. En otras palabras, es más eficiente producir etanol a partir de este tipo de paja de arroz: se puede reducir el costo del tratamiento con lignina y se puede aumentar la producción de etanol.
“Esta es la primera demostración de la reducción del contenido de lignina de la pared celular en la paja de arroz por la interrupción de la producción de tricina“, dijo Clive Lo, “Es importante destacar que no hay impactos negativos en el crecimiento y la productividad del arroz“.
Todos contienen lignina unida a tricina, esta estrategia se puede aplicar a otros cereales como el maíz, el trigo y la cebada, así como a las especies de gramíneas (por ejemplo, sorgo y marihuana) cultivadas en todo el mundo exclusivamente para la producción de etanol, para que puedan utilizarse de manera más eficiente. Como materias primas para biocombustibles.