Botryococcus braunii

Botryococcus braunii es una microalga planctónica verde con forma piramidalde gran importancia potencial en el campo de la biotecnología . Hasta 2024 se consideraba que tenía tres razas: A, B y L., pero luego se determinó que se trata de tres especies distintas. ^{[ 1 ]} Las colonias se mantienen unidas por una matriz de biopelícula lipídica y se pueden encontrar en lagos y estuarios oligotróficos templados o tropicales , y florecen en presencia de altos niveles de fósforo inorgánico disuelto. La especie es notable por su capacidad para producir grandes cantidades de hidrocarburos , especialmente aceites en forma de triterpenos , que suelen ser alrededor del 30-40% de su peso seco. ^{[ 2 ]} En comparación con otras especies de algas verdes, tiene una pared celular relativamente gruesa que se acumula de divisiones celulares anteriores, lo que dificulta la extracción de componentes citoplasmáticos . Gran parte del aceite de hidrocarburo útil se encuentra fuera de la célula. ^{[ 3 ]}

Botryococcus braunii consiste en colonias de células de hasta 100 μm (a veces hasta 500 μm) de diámetro, compuestas por subcolonias a veces conectadas por filamentos mucilaginosos. Las células se agrupan alrededor de la periferia de una matriz gruesa, formando cúmulos de forma irregular. Las células, o pequeños grupos de células, están incrustadas en una vaina mucilaginosa que cubre aproximadamente dos tercios de la célula, mientras que el ápice de la célula está cubierto por otra capa mucilaginosa incolora. La matriz es incolora, pero en colonias viejas puede ser de color amarillo-marrón. Las células tienen 6–14 μm de largo y 4–11 μm de ancho, forma obovoide, con un cloroplasto parietal, apical, lateral o basal y un pirenoide basal indistinto o un cuerpo similar a un pirenoide; el pirenoide puede no ser visible en células jóvenes o cultivos. La reproducción se produce mediante la formación de autoesporas , típicamente dos (a veces cuatro) por célula. ^{[ 4 ]}

Se ha demostrado que Botryococcus braunii  crece mejor a una temperatura de 23 °C, una intensidad lumínica de 60 W/m² ^, un fotoperiodo de 12 horas diarias y una salinidad de 0,15 molar de NaCl. ^{[ 5 ]} Sin embargo, estos fueron los resultados de pruebas con una sola cepa, y otras cepas sin duda varían en cierta medida. En el laboratorio, B. braunii se cultiva comúnmente en medio Chu 13 .

Se ha demostrado que la proliferación de Botryococcus braunii es tóxica para otros microorganismos y peces. Se ha estudiado la causa de estas proliferaciones y el daño que provocan en las poblaciones de otros organismos. Se ha identificado el exudado de Botryococcus braunii, en forma de ácidos grasos libres, como la causa. Una mayor alcalinidad transforma estos ácidos grasos libres en una forma más tóxica para otras especies, lo que provoca que Botryococcus braunii se vuelva más dominante. La mayor alcalinidad suele producirse cuando las cenizas de zonas quemadas se arrastran hacia un cuerpo de agua. Si bien la dominancia de Botryococcus braunii puede considerarse perjudicial para la biodiversidad de un cuerpo de agua, el conocimiento de cómo adquiere y mantiene dicha dominancia resulta útil para quienes pretenden cultivarlo en estanques como combustible.

Se conocen tres razas principales de Botryococcus braunii , que se distinguen por la estructura de sus aceites. Los botriococenos son triterpenos isoprenoides altamente ramificados con la fórmula C _n H _{2 n -10} . La raza A produce alcadienos y alcatrienos (derivados de ácidos grasos ) donde n es un número impar entre 23 y 31. La raza B produce botriococenos donde n se encuentra en el rango de 30 a 37. Los botriococenos son los biocombustibles preferidos para la hidrocraqueo a hidrocarburos tipo gasolina. La cepa "L" produce un aceite que no se forma con otras cepas de Botryococcus braunii . Dentro de esta clasificación principal, las distintas cepas de Botryococcus difieren en la estructura precisa y las concentraciones de los hidrocarburos que componen sus aceites. ^{[ 6 ]}

Según el informe de 19989 del Programa de Especies Acuáticas del Departamento de Energía de EE. UU ., la cepa A de Botryococcus braunii no funcionó bien como materia prima para la producción de combustible a base de lípidos debido a su lento crecimiento (una duplicación cada 72 horas). ^{[ 7 ]} Sin embargo, investigaciones posteriores de Qin mostraron que el tiempo de duplicación podría reducirse a 48 horas en su entorno de crecimiento óptimo. ^{[ 5 ]} En vista de los hallazgos de Frenz, ^{[ 6 ]} los tiempos de duplicación pueden no ser tan importantes como el método de cosecha de hidrocarburos. El Programa de Especies Acuáticas también encontró que el aceite de la cepa A de Botryococcus braunii era menos que ideal, ya que la mayoría de sus lípidos eran hidrocarburos alifáticos C ₂₉ a C ₃₄ y una menor abundancia de ácidos grasos C ₁₈ . Esta evaluación de los aceites de Botryococcus braunii se realizó en relación con su idoneidad para la transesterificación (es decir, la producción de biodiésel ), que era el objetivo principal del Programa de Especies Acuáticas en el momento de la evaluación de Botryococcus braunii . El Programa de Especies Acuáticas no estudió la idoneidad de los aceites de Botryococcus braunii para la hidrocraqueo , como sí lo han hecho algunos estudios posteriores sobre la subespecie "B".

Esta sección reúne cepas destacadas por su potencial utilidad. Algunas de estas cepas están patentadas como resultado de la modificación activa del ADN, mientras que otras provienen de procesos de selección tradicionales.

En 1988, la Universidad de California en Berkeley obtuvo la patente estadounidense n.º 6169 para la variedad Showa de Botryococcus braunii , desarrollada por el científico Arthur Nonomura en el Laboratorio Melvin Calvin, como parte del innovador programa interdisciplinario del premio Nobel para el desarrollo de combustibles renovables para el transporte. Según la solicitud de patente, esta variedad patentada destacaba por su alto contenido reproducible de hidrocarburos botriococenos, que representaba el 20 % del peso seco de "Showa". Es evidente que Showa se consolidó como la principal fuente de hidrocarburos de su época. La patente expiró en abril de 2008.

En mayo de 2006, Nonomura presentó una solicitud de patente internacional que describía nuevos procesos de crecimiento y cosecha para Chlorophyta. ^{[ 15 ]} También se presentó una patente separada para plantas sobre Botryococcus braunii variedad Ninsei que exhibe la característica de secreción extracolonial de sus botriococenoides que pueden procesarse en refinerías de gasolina existentes para combustibles de transporte.

En agosto de 2011, IHI NeoG Algae LLC anunció la variedad Enomoto . ^{[ 16 ]} Tiene " ...el mayor rendimiento para la producción de este combustible entre todas las algas descubiertas en el mundo ", con un crecimiento mensual afirmado mil veces mayor que las cepas normales de Botryococcus braunii . Además, se dice que es muy resistente, ^{[ 17 ]} presumiblemente significa que podría cultivarse en un entorno abierto (en estanques, en lugar de fotobiorreactores).

• Coorongita , una sustancia posiblemente formada a partir de Botryococcus braunii B , encontrada en Australia.
• Torbanita , un tipo de esquisto bituminoso formado a partir de depósitos de Botryococcus braunii.

• El ensayo crítico de Frank Weigert sobre The Energy Collective presenta a Botryococcus braunii como uno de los hidrocarburos renovables más prometedores.
• imágenes de Botryococcus braunii