Árboles editados genéticamente podrían ser la solución a la industria del papel

A pesar de que la tecnología ha sustituido diversos productos de papel, esta industria sigue siendo una de las más importantes a nivel mundial. Por lo mismo es una de las que más preocupa el impacto ambiental que tiene.

Hacer papel no es una tarea sencilla, y el uso de distintos compuestos químicos para la purificación de la celulosa o el blanqueamiento del papel - entre otros procesos - es algo que preocupa a científicos y empresarios por igual, aunque tengan diferentes motivos para ello.

¿Cómo hacer papel y optimizar el proceso?

Hablar de cifras grandes es algo que en general se nos dificulta, por el mismo hecho de dimensionar lo que implican. En cifras crudas, cada año se talan 4000 millones de árboles en todo el mundo para cumplir con la demanda de papel, ¿cómo verlo en perspectiva?

Si bien no es un parque sumamente boscoso, Central Park nos ayuda a dimensionar un poco gracias a su forma y la cantidad de árboles que crecen en él; en este parque urbano en medio de New York, habitan más de 260,000 árboles. Es decir, para obtener la producción mundial de papel, requerimos talar el equivalente a más de 15,000 Central Parks.

Para producir una tonelada de papel virgen, se requieren de 2 a 3.5 toneladas de árboles, entre 28 y 49 árboles, dependiendo de su especie, edad, tamaño, etc. El proceso inicia al llegar a fábricas donde se cortan en pequeños pedazos, a los que se adiciona agua y compuestos químicos que ayudan a romper las duras estructuras de lignina para poder separarlas de las fibras de celulosa. Una vez obtenida la pulpa de celulosa, esta es presionada y secada, obteniendo el papel.

Dada la elevada demanda de este producto, se eligen árboles con un crecimiento rápido, siendo los álamos - pertenecientes al género Populus - uno de los grupos favoritos para dicho propósito.

Lignina, el obstáculo a sortear

Si bien una parte de la producción se puede mantener gracias a esto, muchas otras especies son usadas, algunas de manera ilegal. En un intento de detener tanto la tala como el impacto ambiental y contaminación, desde hace años se han buscado alternativas para crear papeles “más amigables ambientalmente”, como papeles libres de árboles - que se derivan de otras fuentes vegetales - o el desarrollo de nuevas variedades de álamos con menos lignina.

Esta molécula es clave en la pared celular y de suma importancia en las plantas madereras, así como uno de los principales obstáculos para hacer papel. Los resultados tanto de ingeniería genética como de selección mediada por humanos han tenido ganancias modestas.

Su desarrollo se da gracias a la acción de 11 familias de genes y cientos de elementos genéticos y metabólicos, los investigadores han intentado hacer ajustes a genes individuales y a familias de genes para que sea más fácil de romper, pero prácticamente no se ha intentado cambiar el sistema celular que regula su producción.

Un cambio prometedor

Investigadores de la Universidad del Estado de Carolina del Norte (NC State) se han puesto manos a la obra justo en esta variante no estudiada.

Gracias a la herramienta de edición de genes conocida como CRISPR y con los álamos como su objeto de estudio, construyeron un modelo computacional para predecir el impacto que tendría modificar los genes relacionados con la producción de lignina en la composición de la madera, tasa de crecimiento y otros factores.

Este modelo simuló 70,000 combinaciones de edición de genes, determinando que 99.5% de los cambios realizados ocasionaría daños catastróficos a los álamos. Pero 347 combinaciones parecían no solo seguras, sino prometedoras, aumentando la celulosa o reduciendo la lignina o ambos, de esta forma mejorando aún más el potencial de estos árboles en la industria del papel.

Pero estas hipótesis derivadas de modelos computacionales obviamente no son suficientes. El equipo de la NC State usó CRISPR para realizar los cambios en los genes de las 174 combinaciones más prometedoras, creciendo estos árboles en un invernadero. Después de 6 meses, las variedades con mayor éxito redujeron su contenido de lignina en 49.1% y su contenido de celulosa respecto a lignina aumentó en 228%.

De acuerdo a estos resultados, los investigadores calculan que una fábrica de papel usando estos árboles vería su producción aumentada en 40% y reduciría sus emisiones de gas invernadero en 20%, consecuentemente aumentando las ganancias de dicha fábrica.

Aunque estos resultados sin duda son prometedores, todavía falta hacer pruebas en campo, no en invernadero, que demuestren que a pesar de la falta de lignina los árboles pueden soportar los embates de la naturaleza, como lo pueden ser el viento, insectos y enfermedades.

Un paso adicional es convencer a los reguladores de la industria, aunque los principales autores de esta investigación confían que sea aprobada ya que no se están utilizando transgénicos o genes de otros organismos. Si tienen éxito sería un gran logro, ya que estos árboles editados genéticamente brindarían una mayor producción de papel con una menor inversión e impacto ambiental.

Muy Interesante.com