Bacterias impulsando tu carro (y hasta un cohete)

Si de algo estamos seguros es de la necesidad de sustituir total o parcialmente a los combustibles fósiles (gasolina, carbón y/o diesel) en los sectores de industria y transporte.

Imagen de Environmental and Energy Study Institute

El ejemplo de cajón siempre es el biodiesel hecho con maíz u otros cultivos; sin embargo, la ciencia de los biocombustibles ha avanzado demasiado desde los años 90. Los combustibles hechos con materia de cultivo y restos vegetales (1a y 2a generación, respectivamente) se han descartado completamente por el poco potencial de ser producidos en masa y la cantidad excesiva de terreno que la producción de su materia prima demanda; además de ser poco ético destinar recursos alimenticios para hacer combustibles en un planeta con un problema importante de hambruna.

En este contexto, la investigación científica ha planteado alternativas desde los microorganismos -algas y bacterias- en forma de biocombustibles de 3a y 4a generación, respectivamente. Para los biocombustibles de 3a generación, se pueden aprovechar algas micro o macroscópicas (sí: eso incluye al sargazo) y los productos de interés son los lípidos (grasas) que producen. En cuanto a los biocombustibles de 4a generación, el producto que se aprovecha es una mezcla de varios gases, entre los que destacan el dióxido de carbono, metano e hidrógeno. Esta mezcla se denomina biogas.

Imagen cortesía de Popular Mechanics. Granjas de algas, en las que se cultivan optimizando espacio y recursos para diversos fines.

Por años se ha usado el metano como fuente de energía, usualmente producido desde sistemas con heces animales y otros en donde no hay oxígeno (anaerobios). El otro gas de interés, el hidrógeno (referido como biohidrógeno por cómo se produce) es conocido como el combustible del futuro, ya que, a diferencia de otras opciones, sólo produce agua después de su combustión (y Óxidos de Nitrógeno en algunas ocasiones). No obstante, tiene un rendimiento de casi el triple en comparación con el gas natural y es capaz de proveer de energía a casi cualquier vehículo: desde aquellos con motores de combustión interna (como el de tu carro), hasta cohetes que van al espacio (There’s a staaaaarmaaaan…). Las bacterias principales en este proceso son los Clostridios (similares a los que ocasionan el botulismo).

Otra de las ventajas de la producción de biohidrógeno es la capacidad de tratamiento de residuos que otorga, ya que como medio para el cultivo de las bacterias se pueden utilizar aguas residuales de la industria alimentaria (por ejemplo, hay estudios que evalúan el crecimiento en suero de queso), lodos de aguas residuales, excrementos animales y la porción orgánica de desechos procedentes del hogar, por lo que es un método de gran interés para diferentes aspectos relevantes al cambio climático.

Imagen cortesía de Science Direct. Bacterias del género Clostridium, identificadas como productores importantes de Hidrógeno.

¿Por qué aún no usamos biohidrógeno en T O D O?

A pesar de no ser un tema nuevo de estudio, aún no escuchamos que el biohidrógeno esté sustituyendo a los combustibles fósiles y salvando al planeta del mal [agitar puño]. Incluso siendo un tema muy investigado por distintos equipos alrededor del mundo; ¿por qué?

En realidad, a través de los años se han tenido varios enfoques de estudio, algunos cultivando solamente a las bacterias productoras de hidrógeno sin considerar que éstas son parte de grupos en donde interactúan muchas otras bacterias (consorcios). Se reporta falta de estabilidad en donde se cultivan las bacterias del hidrógeno en solitario, así que los nuevos enfoques usan una disciplina llamada Ecología Microbiana para describir mejor como esas bacterias, aún siendo distintas, participan en el mismo proceso en diferentes escalas o momentos y le brindan estabilidad.

Mediante diferentes técnicas, que involucran el cultivo en laboratorio, la evaluación de diferentes medios nutritivos, el aislamiento de microorganismos clave, la alternancia de métodos de cultivo y varias técnicas de estudio del material genético (ADN) que forma a estas bacterias, la ciencia está cada vez más cerca de resolver el misterio del proceso correcto para la producción en masa de biohidrógeno y la generalización de su uso en sectores que usen mayor o exclusivamente combustibles fósiles.

El enfoque que uso es el de aislamiento y co-cultivo por pares, evaluando la producción de biogás y el crecimiento de las bacterias para ver si la interacción resulta beneficiosa o perjudicial para los participantes con el fin de describir a menor escala las interacciones del consorcio en general. Si bien, ésta es una aproximación básica y reducida, ayudará a comprender mejor estos consorcios y contribuir a su explotación en beneficio del planeta (o eso espero). Como toda la investigación científica.

Quedo abierta al debate o a las preguntas que puedan surgir mediante mis redes sociales.

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