Microbios que transforman el monóxido de carbono tóxico en valioso biocombustible
Maximilienne Allaart |
08 octubre 2024.- Los microbios tienen hambre. Todo el tiempo. Y viven en todas partes, en cantidades enormes. Puede que no los veamos a simple vista, pero están en los suelos , lagos , océanos , fuentes hidrotermales , en nuestros hogares e incluso dentro y sobre nuestros propios cuerpos. Y no se quedan ahí simplemente, sino que siempre están comiendo. En conjunto, comen tanto que influyen en los ciclos elementales de todo el planeta.
Muchos de los microbios que viven en nuestro planeta hacen todo lo posible para mantener estos ciclos elementales funcionando en perfecto equilibrio. Sin embargo, lo cierto es que las intervenciones humanas han alterado significativamente el equilibrio de más de uno de ellos.
Suena bastante sombrío, y en parte lo es. Es hora de un cambio. Y la clave del cambio podría residir en un rasgo sencillo que compartimos con todos los organismos vivos de la Tierra: todo necesita alimento, desde los microscópicos hasta las ballenas azules más grandes. Para los microbios, el alimento puede incluir prácticamente cualquier cosa. Algunos microbios se alimentan de manzanas, otros prefieren los azúcares de la leche (lactosa) y nos ayudan a hacer yogur y queso. Y a muchos, muchos microbios les gusta el sabor de los desechos.
Esto resulta extremadamente útil cuando se trata de limpiar nuestras aguas residuales, por ejemplo. Miles de millones de microbios en las plantas de tratamiento de aguas residuales absorben felizmente todos los nutrientes del agua que se vierte por nuestros desagües. Esto reduce nuestro riesgo de enfermarnos y ayuda a mejorar la calidad del agua superficial. Bastante sorprendente, ¿verdad?
Algunos microbios de nuestro planeta pueden convertir su alimento en combustibles para nosotros. Y también se alimentan de desechos. Los microbios productores de combustible se alimentan de monóxido de carbono, un gas altamente tóxico e inflamable que se genera, entre otras cosas, durante la producción de acero. Actualmente, la industria siderúrgica produce aproximadamente 2.000 millones de toneladas de acero al año , y el monóxido de carbono constituye entre el 20% y el 30% de sus gases residuales. Ese monóxido de carbono residual se quema actualmente para producir dióxido de carbono. Es menos tóxico, pero todavía bastante dañino. Pero los microbios que consumen monóxido de carbono podrían convertir estas enormes cantidades de gas residual en combustible ecológico.
Pequeños químicos
Los microbios que consumen monóxido de carbono pueden producir etanol, un biocombustible que ya se ha mezclado con combustibles normales durante varias décadas para hacerlos un poco más ecológicos.
Sin embargo, la mayor parte del bioetanol del mundo se produce a partir de cultivos alimentarios, lo que ha provocado un debate sobre la prioridad que se debe dar al combustible frente a los alimentos: ¿deberíamos realmente utilizar cultivos para alimentar nuestros coches cuando una parte importante de la población mundial se está muriendo de hambre?
Afortunadamente, nuestros pequeños amigos comedores de monóxido de carbono pueden fabricar etanol a partir de gases residuales. Investigué cómo lograr que produzcan la mayor cantidad posible de etanol , lo más rápido posible .
Para estudiar estos pequeños microbios, los científicos los dejaron crecer en recipientes de vidrio de 3 l llamados biorreactores. Cada biorreactor contenía burbujas de monóxido de carbono precioso que mis microbios usan como fuente de alimento. Controlaron la cantidad de monóxido de carbono que podían ingerir y la velocidad de su crecimiento. Podía añadir suministros de alimento adicionales o comparar cómo respondían los microbios a descargas repentinas de monóxido de carbono o a un flujo continuo y estable de este. Con todo este control, se podía poner a prueba los límites de la capacidad de tales microbios para ingerir monóxido de carbono.
Maximilienne Allaart |
Pero incluso para los microbios que se alimentan de monóxido de carbono, el monóxido de carbono puede ser tóxico. Básicamente, esto se debe a que no pueden elegir si quieren comer monóxido de carbono o no. El monóxido de carbono es una especie de matón. Si está ahí, tienen que comérselo. Si la presión de monóxido de carbono a su alrededor aumenta demasiado, lo solucionan convirtiendo el monóxido de carbono en etanol. Esto resulta conveniente, porque significa que si dejamos que estos microbios crezcan a altas presiones de monóxido de carbono, producirán mucho etanol para nosotros.
En realidad, esto también se puede aplicar en el mundo real. Una empresa estadounidense llamada LanzaTech está convirtiendo los gases de escape de las acerías y otros residuos en bioetanol en fábricas a gran escala. Y todo esto es posible gracias a microbios, pequeños químicos que ni siquiera podemos ver a simple vista.
Los microbios son pequeños, pero pueden generar enormes cambios y ayudarnos a avanzar hacia una sociedad más circular que convierta los desechos en valor.
Fuente: Allaart, M. T. (2023). Poison to Products: On harnessing the power of microorganisms to convert waste streams into new chemicals. [Dissertation (TU Delft), Delft University of Technology]. https://doi.org/10.4233/uuid:bbf1eb72-9cc7-4e64-adf0-d869954c1750
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