biodiesel

Bacterias, ¿una nueva fuente de energía?

energia-bacterias-BusalmenHallazgo de científicos argentinos y españoles Bacterias.

Poseen moléculas capaces de “respirar” metales y generar electricidad amigable con el ambiente.

(Agencia CyTA-Instituto Leloir).– Las bacterias que producen electricidad despiertan una gran curiosidad: su potencial utilización en gran escala podría representar una nueva fuente de energía amigable con el ambiente.

Sin embargo, se conoce muy poco sobre los mecanismos moleculares de este fenómeno. Ahora, investigadores argentinos y españoles lograron identificar, mediante la utilización de una novedosa técnica electroquímica, cuáles son las moléculas clave en la producción de corriente.

“Hasta el momento se sospechaba cuál es la identidad de estos microorganismos, pero no existía ninguna medida directa que demostrase cuáles eran las moléculas que transportan los electrones. Usando espectroscopía en el infrarrojo, demostramos que son citocromos del tipo C”, destaca el argentino Juan Pablo Busalmen, del Laboratorio de Bioelectroquímica, del Instituto de Tecnología de Materiales (Conicet) y de la Universidad Nacional de Mar del Plata.

Los citocromos son proteínas involucradas en la respiración en animales, plantas, organismos fotosintéticos y también en bacterias. La bacteria que protagonizó el estudio se llama Geobacter sulfurreducens, considerado uno de los microorganismos más promisorios a la hora de pensar en nuevas alternativas energéticas.

El trabajo de investigación fue dado a conocer recientemente en la versión online en la revista Angewandte Chemie International Edition de la Sociedad Química Alemana (y será publicado el 16 de este mes en la edición impresa). Además, fue presentado el 28 de mayo en el I Simposio Internacional de Celdas de Combustible Microbianas, realizado en la Universidad Estatal de Pennsylvania, Estados Unidos.

A diferencia de otras bacterias que no poseen los citocromos del tipo C y no generan electricidad, la característica distintiva de la bacteria estudiada es que porta esas proteínas en su membrana externa. Por eso, los autores señalan que es fundamental comprender cómo estas moléculas intervienen en la comunicación entre la bacteria y los electrodos (es decir, funciona como un material conductor que “acepta” los electrones), para así optimizar la generación de corriente eléctrica.

Técnica pionera

Para identificar las moléculas transportadoras de electrones, los investigadores implementaron una avanzada técnica de espectroscopía infrarroja que les permitió trabajar in vivo, sin “molestar” a las bacterias. Las depositaron sobre un electrodo muy delgado de oro y las iluminaron con luz infrarroja a través de un prisma triangular.

“Luego, medimos la cantidad de la luz absorbida, y como ésta depende de los enlaces químicos característicos de cada tipo de molécula, pudimos identificar con gran precisión las moléculas que estaban tocando el electrodo mientras se producía corriente”, contó Busalmen, que realizó este trabajo en el Instituto de Electroquímica de la Universidad de Alicante, España.

“Algunas bacterias respiran oxígeno, al igual que las células humanas, y otras respiran otra cosa, como sulfatos, nitratos u óxidos de hierro o manganeso. En el nivel celular, la respiración es un proceso de transporte de electrones”, explicó Busalmen, experto en bioelectroquímica.

El doctor Osvaldo Yantorno, profesor del Departamento de Química en la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata, que no participó de la investigación, opinó que es un trabajo muy novedoso.

“El estudio de bacterias que producen electricidad constituye una interesante estrategia, que de poder saltar de la escala de laboratorio a la industrial permitirá contar con al menos una nueva fuente de energía renovable para resolver la falta de hidrocarburos –dijo–. El trabajo reportado por Busalmen y colaboradores del Instituto de Electroquímica de la Universidad de Alicante, España, avanza en la elucidación de los mecanismos por medio de los cuales las bacterias transportan electrones a la superficie de electrodos sólidos”, agregó el doctor Yantorno.

Mirada astrobiológica

El equipo de investigadores está integrado por un astrobiólogo, el español Abraham Esteve-Núñez, del Laboratorio de Ecología Molecular del Centro de Astrobiología de Torrejón de Ardóz, España. Sucede que investigar la transferencia de electrones que realizan estos microorganismos a los electrodos es útil para entender cómo pudieron haberlo hecho hace millones de años sobre los minerales de hierro del subsuelo terrestre. Y quizá también en otros planetas (por ejemplo, Marte, que es rico en hierro).

Esteve-Núñez se especializa en investigar la respiración microbiana de sustratos insolubles como el hierro. “Todo comenzó con el gran interés por conocer los microorganismos que respiran hierro y que habitan de forma natural en el subsuelo de la tierra. Es un metabolismo antiquísimo, muy anterior a la aparición de oxígeno sobre la superficie de la tierra”, destaca Esteve-Núñez.

El especialista señala que el microorganismo más extremófilo en su capacidad de resistir temperatura (121 grados centígrados) fue descubierto en el interior de chimeneas submarinas hace cinco años. Se trata de una bacteria que “respira” hierro. “La conexión con la producción de electricidad viene por el hecho de que las bacterias que respiran hierro son las que producen electricidad de forma más eficiente”, agrega.

Con todo, los investigadores destacan los beneficios de las bacterias que producen electricidad: son inocuas para el ambiente, degradan contaminantes y, si bien por ahora no sirven de combustible para automóviles, son de utilidad para alimentar equipos de bajo consumo en lugares aislados, donde no llegan los tendidos eléctricos.

En la actualidad, la cantidad de energía que se obtiene de las bacterias en el laboratorio es reducida, alrededor de los 350 miliwatts por metro cuadrado (mW/m2), y con un voltaje de 0,5 volts. Y tienen como ventaja que, además de producir electricidad, ayudan a biorremediar los ambientes contaminados. Por eso, los científicos miran cada vez con más interés el potencial futuro de las bacterias “electrogénicas”.

Por Laura García Oviedo
Para LA NACION

Fuente:La Nación

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  1. Fran

    mayo 29, 2009 at 3:07 pm

    Spanish company touts process to turn urban waste into biodiesel
    By Ron Kotrba

    A group of Spanish developers working under the company name Ecofasa, headed by chief executive officer and inventor Francisco Angulo, has developed a biochemical process to turn urban solid waste into a fatty acid biodiesel feedstock. “It took more than 10 years working on the idea of producing biodiesel from domestic waste using a biological method,” Angulo told Biodiesel Magazine. “My first patent dates back to 2005. It was first published in 2007 in Soto de la Vega, Spain, thanks to the council and its representative Antonio Nevado.”

    Using microbes to convert organic material into energy isn’t a new concept to the renewable energy industries, and the same can be said for the anaerobic digestion of organic waste by microbes, which turns waste into biogas consisting mostly of methane. However, using bacteria to convert urban waste to fatty acids, which can then be used as a feedstock for biodiesel production, is a new twist. The Spanish company calls this process and the resulting fuel Ecofa. “It is based on metabolism’s natural principle by means of which all living organisms, including bacteria, produce fatty acids,” Angula said. “[It] comes from the carbon of any organic waste.”

    He defined urban waste as “organic wastes from home like food, paper, wood and dung,” and added that any carbon-based material can be used for biodiesel production under the Ecofa process. “For many years, I wondered why there are pools of oil in some mountains,” he said, explaining the reasoning behind his invention. “After delving into the issue, I realized that [those oil deposits] were produced by decomposing organic living microorganisms.” This, in Angulo’s mind, sparked the idea that food waste and bacteria could be turned into fatty acids that could react into biodiesel. Two types of bacteria are under further development by Biotit Scientific Biotechnology Laboratory in Seville, Spain: E. coli and Firmicutes. The Ecofa process also produces methane gas, and inconvertible solids that can be used as a soil amendment or fertilizer. “There is a huge variety of bacteria,” Angulo said. “Currently, [biodiesel producers] receive a fat that must be processed through transesterification into biodiesel, but we are also working on other types of bacteria that are capable of producing fatty acids with the same characteristics as biodiesel.” He said this would eventually allow producers to skip the transesterification step.

    Ecofasa may avoid the ongoing food-versus-fuel debate and its expected successor, indirect land use, with its Ecofa process. “It would not be necessary to use specific fields of maize, wheat, barley, beets, etc., which would remain for human consumption without creating distortions or famines with unforeseeable consequences,” the company stated in a press release. “This microbial technique can be extended to other organic debris, plants or animals, such as those contained in urban sewage. You can even experiment with other carbon sources, and this opens up a lot of possibilities. It is only necessary to find the appropriate bacteria.”

    The company created its name by combining the term “eco-combustible” with F.A., the initials of the inventor.

    “Today we feel that we can produce between one and two liters [of biodiesel] per 10 kilograms of trash,” Angulo said. That’s a little more than one-fourth to one-half of a gallon for every 22 pounds of trash—or between 24 and 48 gallons per ton of urban waste. “We are working to improve that,” he said.

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