Daniel Nocera y Oriol Mitjà: dos formas distintas de ver la ciencia

Vivimos en un sistema económico basado en el crecimiento continuo. Si no hay crecimiento o si hay decrecimiento el sistema no funciona. ¿Para qué invertir dinero si lo vamos a perder?. El crecimiento se basa en tres patas: crecimiento de la población, energía barata y crédito abundante. El progreso científico que hemos vivido desde el siglo XIX así como la revolución de lo digital han creado el sentimiento de que el progreso científico puede ser un manera de mantener el crecimiento económico constante. El progreso constante de la velocidad de los procesadores es un buen ejemplo de esto. Cada dos años se duplica la velocidad de un procesador haciendo necesario actualizar nuestros equipos para que no se queden obsoletos. Los legisladores empiezan a exigir que la ciencia deje de ser un sistema de generación de conocimiento para ser un sistema de generación de patentes que permita cambiar "la matriz productiva" de un país. Los investigadores, siempre bajo la presión de la competencia académica, comienzan a "vender humo" alentando esa fantasía de que el conocimiento puede crear nuevas áreas de negocio. El conocimiento deja de ser el objetivo final, ahora los científicos son los nuevos descubridores que van a mostrar a los países occidentales nuevas tierras que explorar y explotar.

 Daniel Nocera  ha conseguido modificar genéticamente una bacteria de manera que con energía solar pueda conseguir combustible líquido. Todo un avance para afrontar el desafío que representa el Cambio Climático.

En la fotografía Daniel Nocera en una fotografía tomada después de publicar un trabajo sobre unas bacterias que transforman la luz solar en un alcohol. Atención a la foto. Son dos botellas, no una, es una iconografía que recuerda a Moises con las tablas. Además las botellas tienen algo de "luz propia".

Después de leer el trabajo de Daniel Nocera me di cuenta que si bien era un trabajo excelente decir que es un "desafío al cambio climático" es una completa exageración. Un olivo por ejemplo transforma luz solar en aceite. El aceite se puede quemar para dar luz y energía como ya se sabía desde antiguo en la cuenca mediterranea.

Me ha gustado este comentario sobre esta noticia aparecido en Menéame:

"Acerca del rendimiento energético que se puede conseguir con esto... (comentario en un foro de FB sobre la noticia)

Si nos basamos en el estudio del potencial solar del Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas de la Universidad de Valladolid (www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032113005807)
en la realidad un campo solar solo convierte en electricidad entre un 3 y un 4 % de la radiación solar incidente en el terreno que ocupa, a pesar de estar optimizada su instalación.

Tomando el 4% real en lugar del 18% teórico del panel, obtendríamos que este gran hallazgo consigue convertir un 0,15% de la energía solar en un combustible. 

Suponiendo que se utilice en un motor de combustión que pueda llegar a dar un rendimiento del 30% la energía solar convertida en trabajo es del orden del 0,05%.

Si el motor se monta en un vehículo de pongamos 750 kg para transportar 4 viajeros el trabajo útil se quedaría por debajo del 0,01%.

Vaya que la TRE será muy inferior a 1, posiblemente cercana a cero".

La ciencia es un sistema de generación de conocimientos que deberían basarse en principios humanistas. Para mi un ejemplo maravilloso de esta capacidad de transformación es la del trabajo de Oriol Mitjà. Oriol es un médico catalán que se dió cuenta de que el pian, una enfermedad que deforma la cara y los huesos, provocada por una bacteria similar a la de la sífilis, que afecta a 500.000 personas en el mundo se podía erradicar simplemente con una pastilla de azitromicina. Administrar una pastilla es algo más barato y fácil de hacer que el tratamiento tradicional consistente en una inyección de penicilina (Hay que pensar que en los países afectados por esta enfermedad, un médico blanco con una aguja levanta suspicacias por ciertas historias existentes que hablan de la estilización de pueblos indígenas por grupos de misioneros con dudosas intenciones). De esta manera Oriol piensa erradicar esta enfermedad de la faz de la Tierra en 2020.

El médico Oriol Mitjà, con un niño con las típicas úlceras del pian en las piernas. Fuente EsMateria

Los científicos no nos debemos vender como nuevos mesías que van a cambiar el proceso productivo. No es nuestro trabajo. Si incurrimos en ese error generaremos decepción y desconfianza. Si además los científicos trabajamos como "freelances" y no tenemos capacidad de decisión en nuestros proyectos cuando se constate que no hemos sido capaces de cambiar la matriz productiva entonces, siendo el eslabón más débil, será en nosotros en donde recaigan los reproches y los juicios de valor. Como siempre el chiste del remero, aquel en donde la culpa de que no se ganen regatas es del remero, a pesar de que en el barco lo que más abundan son los tecnócratas, se hará una vez más realidad.

Lograron aumentar seis veces la producción de biomasa celular sobreexpresando un gen

 Un estudio publicado en la revista Microbiology, del que participó Héctor Alvarez, investigador independiente del CONICET en la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco (UNPSJB), en Argentina, identifica y caracteriza un gen que codifica una proteína transportadora de ácidos grasos en la bacteria Rhodococcus jostii

Los microorganismos de este género tienen la capacidad de producir grandes cantidades de aceites a partir de diferentes fuentes de carbono, por lo que podrían ser útiles para la producción de biocombustibles o biolubricantes.

“Lo que hicimos específicamente en este trabajo es identificar una proteína transportadora que se encuentra en la membrana de las bacterias que transporta lípidos, es decir, compuestos relacionados con el control de la producción de los triglicéridos. Si bien en los últimos años se identificaron varios genes y proteínas relacionadas con el proceso de producción de lípidos, hasta el momento no se habían encontrado o descripto ninguna proteína transportadora”, agrega Álvarez.

El investigador explica que sobrexpresando este gen en una bacteria modelo lograron aumentar seis veces la producción de biomasa celular y tres veces la de triglicéridos. “Este resultado por un lado es importante desde el punto de vista del conocimiento fundamental del proceso. Por otro lado, es interesante desde el punto de vista tecnológico porque uno podría imaginarse cierta aplicación de este proceso de ingeniería genética para la producción de aceites a escala industrial utilizando residuos orgánicos”, dice.

El proceso permite el uso de residuos orgánicos ricos en ácidos grasos para nutrir a la bacteria que es la encargada de aumentar el ingreso de estas moléculas al interior de la célula convirtiéndolas en aceites bacterianos que pueden ser utilizados en la elaboración de biodiésel o biolubricantes. El científico destaca que en España podrían reutilizarse los desechos provenientes de la producción de aceite de oliva.

Asimismo, Álvarez aclara que las bacterias del género Rhodococcus se encuentran con frecuencia en los suelos áridos de la Patagonia, pero no solo están presentes en esta zona sino que todo este tipo de bacterias es bastante cosmopolita.

“Nos interesa especialmente porque la vemos como un recurso natural de la región. En realidad este estudio lo hicimos en una cepa modelo que venimos estudiando hace años pero el resultado es perfectamente extrapolable a las cepas bacterianas nativas de la zona”, comenta. (Fuente: CONICET/DICYT)

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/12392/avances-en-el-estudio-de-bacterias-oleaginosas-para-la-produccion-de-biocombustibles/

Pineno, combustible de alta densidad de energía, ahora producido por bacterias

La síntesis bacteriana de pineno abre nuevas y fascinantes perspectivas en el sector de los biocombustibles. El pineno es un hidrocarburo proveniente de los árboles que podría llevar a sustituir por alternativas sostenibles a combustibles de origen fósil y alta energía como el JP-10, un combustible usado en vehículos aeroespaciales, incluyendo misiles. Con las mejoras adecuadas en la eficiencia de su proceso de elaboración, el biocombustible podría facilitar incluso el desarrollo de una nueva generación de motores más potentes.

Al conseguir dotar de enzimas de árboles a las bacterias, el equipo de Stephen Sarria y Pamela Peralta-Yahya, del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), ubicado en la ciudad estadounidense de Atlanta, ha logrado multiplicar por seis la producción de pineno, en comparación con el nivel de producción alcanzado en investigaciones anteriores de bioingeniería.

Aunque será necesaria una mejora más drástica antes de que los dímeros de pineno puedan competir con el JP-10 elaborado a partir de petróleo, el equipo de Sarria y Peralta-Yahya cree que ha identificado los principales obstáculos a superar para alcanzar ese objetivo. 

Los combustibles con alta densidad de energía son importantes en aplicaciones en las que la reducción del peso del combustible es fundamental. La gasolina utilizada para los automóviles y el gasóleo utilizado principalmente en camiones contienen menos energía por litro que el JP-10. 

E. coli también fabrica gasolina

Utilizando técnicas de biología sintética, un equipo de científicos sur coreanos consiguió fabricar por primera vez gasolina sin necesidad de recurrir al petróleo. Sin embargo, lo más extraordinario es que, para ello, utilizaron una de las bacterias más estudiadas que vive entre las heces humanas y es responsable de gran cantidad de malestares estomacales. La bacteria Escherichia coli (E. coli) es responsable de muchos episodios de diarrea que las personas padecen. Sin embargo, ahora, gracias a los científicos del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología (KAIST, por sus siglas en inglés) también se puede manipular y conseguir que trabaje a favor de la humanidad, produciendo combustible sin necesidad de recurrir a ningún tipo de combustible fósil. De esta manera, los científicos asiáticos manipularon la bacteria para crear gasolina perfectamente compatible con los motores de los vehículos, lo que coloca a este logro por encima del biodiésel –fabricado a partir de aceites vegetales o grasas animales– el cual además requiere de modificaciones en el motor de los vehículos para poder funcionar, publicó la revista Nature. En este aspecto, la gasolina obtenida a partir de la bacteria sí sería totalmente compatible con los motores de los vehículos sin tener que modificarlos para su utilización. Por otra parte, a pesar de que de momento su capacidad de fabricación es mínima, con 580 miligramos de gasolina por litro producidos por el grupo coreano, el objetivo a largo plazo es mejorar la producción y abaratar el coste. “Es sólo el comienzo de las investigaciones para la producción sostenible de la gasolina. Actualmente estamos trabajando en aumentar el rendimiento y la productividad de la biogasolina”, dijo Sang Yup Lee, quien además es el director de la investigación. 

 “Nos complace informar de la producción de gasolina a través de ingeniería metabólica de E. coli, que esperamos sirva de base para la ingeniería metabólica de microorganismos con el fin de producir combustibles y productos químicos a partir de recursos renovables”, concluyó el investigador del KAIST. La gasolina, el combustible más demandado en todo el orbe, es una mezcla de hidrocarburos, aditivos y agentes de mezcla. Los hidrocarburos, llamados alcanos, consisten sólo en átomos de carbono e hidrógeno. En este caso, los científicos surcoreanos de KAIST utilizaron la bacteria intestinal como una fábrica para segregar alcanos de cadena corta, lo que quiere decir que produjeron pequeñas cantidades de gasolina. Los investigadores describen en su trabajo la manera en la que identificaron enzimas asociadas con la producción de ácidos grasos, la ingeniería de enzimas y rutas biosintéticas de ácidos grasos para concentrar el flujo de carbono hacia la producción de ácidos grasos de cadena corta y la conversión de los ácidos grasos de cadena corta a sus correspondientes alcanos (gasolina mediante la introducción de una nueva vía sintética y la optimización de las condiciones de cultivo), publicó el diario español ABC. Esta no es la primera vez que se fabrica combustible por vía microbiana, recientemente un equipo de científicos británicos desarrolló diesel. Sin embargo, nunca en la historia de la búsqueda de combustibles alternos se había obtenido de gasolina mediante este recurso. Esta se trata de la primera vez que se puede demostrar, lo que podría acabar con la dependencia del petróleo en el mundo entero.

Este contenido ha sido publicado originalmente por SINEMBARGO.MX en la siguiente dirección: http://www.sinembargo.mx/08-10-2013/777407. Si está pensando en usarlo, debe considerar que está protegido por la Ley. Si lo cita, diga la fuente y haga un enlace hacia la nota original de donde usted ha tomado este contenido. SINEMBARGO.MX

Diesel sintético cortesía de E. coli

Un equipo de la Universidad de Exeter ha conseguido una modificación genética de la bacteria que le permite producir un combustible químicamente idéntico al diésel utilizado en automoción. El derivado es tan perfecto que, a diferencia de lo que ocurre con otros biocombustibles, no es necesario ni modificar el motor de los coches ni mezclarse con otros aditivos del petróleo para poder funcionar.

Los científicos modificaron los genes de una cepa de E.Coli para que en lugar de transformar el azúcar en grasa, lo que hace de forma natural, lo convierta en moléculas de hidrocarburo sintético con una composición química similar al diésel. La técnica funciona a nivel experimental, pero ahora habrá que superar el gran desafío de lograrlo de forma industrial, ya que para lograr una simple cucharilla de diésel sintético se necesitan 100 litros de bacterias. En quince años se sabrá si se consigue.

Read more: http://bit.ly/14Lo3YA
Image credit: Marian Littlejohn
Journal article: Synthesis of customized petroleum-replica fuel molecules by targeted modification of free fatty acid pools in Escherichia coli. PNAS, 2013 http://bit.ly/17XeX9T

Geobacter sulfurreducens depura el agua y produce energía eléctrica. ¿Hay quién de más?

Imagen cedida por la Universidad de Alicante de la bacteria

Un grupo de investigadores españoles y extranjeros ha desarrollo un proyecto que permite obtener energía limpia directamente de la depuración de aguas residuales, gracias a la ayuda de una insólita bacteria capaz de producir electricidad durante su intervención en ese proceso de purificación hídrica.

Este trabajo de investigación, coordinado por el director del Instituto Universitario de Electroquímica de la Universidad de Alicante (UA), Juan Miguel Feliu, ha consistido en diseñar un prototipo de pila microbiana para uso industrial que genere de forma simultánea energía y depure aguas residuales.

El proyecto, financiado con tres millones de euros por la Unión Europea, puede aplicarse principalmente en las empresas dedicadas a la depuración de aguas, a las que les supondría un considerable ahorro en los gastos energéticos derivados del tratamiento usado para eliminar los componentes residuales hídricos, que representan en la actualidad entre el 50 y el 60% de los costes.

El Instituto Universitario de Electroquímica de la UA ha liderado esta investigación multidisciplinar, denominada 'Bacwire' (Interconexión bacteriológica para la conversión de energía y biodescontaminación), que comenzó en octubre de 2009 y que acaba de finalizar, han explicado a Efe los doctores Víctor José Climent y Juan Manuel Ortiz, dos investigadores de este centro.

Además del citado instituto, considerado un centro de referencia europeo en la investigación de la electroquímica, han participado en el proyecto las universidades de Alcalá de Henares (Madrid), de Liverpool (Reino Unido) y de Berna (Suiza).

También han intervenido el Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (Intema) de Mar de Plata (Argentina) y la empresa danesa especializada en ingeniería electroquímica Electro-Cell.

Esta "aventura científica", en la que se han combinado la electroquímica, la microbiología y las nanotecnologías, ha partido de los conocimientos previos sobre un microorganismo, conocido como Geobacter Sulfurreducens, que vive en los entornos marinos y lechos de ríos donde no hay oxígeno.

Dicho microorganismo tiene "la capacidad de crecer sobre un electrodo", lo que posibilita aprovechar la electricidad generada durante su metabolismo para crear "un tipo muy particular de batería, llamada pila de combustible", ha indicado Climent, quien ha señalado que "esto permite la producción de electricidad al tiempo que elimina residuos contaminantes".

En una primera fase de la investigación, los científicos estudiaron, a nivel muy básico y a escala de laboratorio, la fisiología de esta bacteria y su capacidad de "comunicarse eléctricamente con distintos metales para optimizar las condiciones de generación de la electricidad", ha revelado este investigador.

Posteriormente, emplearon ese conocimiento adquirido para diseñar diversos prototipos, de tamaños cada vez mayores, de pilas microbianas, que ya están en funcionamiento en las instalaciones del Instituto Universitario de Electroquímica de la UA para su posible aplicación a nivel industrial.

Los prototipos actuales llegan a producir una potencia eléctrica de entre 20 y 40 vatios por metro cuadrado, lo que equivale a unos 5 kilovatios por metro cúbico de agua tratada.

Según Ortiz, un prototipo de investigación dentro de ese ámbito es considerado que puede ser aplicable a nivel industrial cuando supera la potencia de 1 kW/m3.

El agua residual es el combustible que emplea el dispositivo creado por estos investigadores para obtener la energía eléctrica.

La novedad de este prototipo radica en que la energía eléctrica se logra de manera directa, sin etapas intermedias, como puede ser la formación de gas metano, lo que aumenta notablemente la eficiencia del proceso, ha destacado Climent.

Aunque el proyecto ha finalizado, los investigadores creen que se pueden optimizar aún más los resultados del prototipo diseñado y aumentar la potencia eléctrica mediante una serie de modificaciones en las condiciones en que esta bacteria se une al electrodo para mejorar su rendimiento energético.

Referencia

Algas para repostar

Muchas son las miradas puestas en las algas; las algas están de moda, las palabras futuro y prometedor se asocian hoy a estos primitivos organismos que pueblan nuestros océanos. La explicación es sencilla: de ellos se puede sacar combustible, mejor dicho, biocarburante.

Fáciles de cultivar en granjas de acuicultura, no necesitan más que luz solar, mucho CO2 y algunos oligoelementos.

Las algas son además viejas conocidas de la gastronomía en Oriente, por su alto valor nutricional, y están también presentes en la cosmética y en la industria farmacéutica, en la agroquímica y en la alimentación de animales, sobre todo peces.

Asimismo son objeto de investigaciones encaminadas a utilizarlas como grandes sumideros de dióxido de carbono o CO2, ese gas que tan mala fama tiene por sus efectos devastadores sobre el clima, pero que a las algas les encanta, porque lo necesitan para crecer y multiplicarse.

En entrevista, el biólogo y profesor de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, Ricardo J.Haoroun, también ha señalado que la NASA está investigando con ellas para su aplicación dentro de las naves espaciales, porque producen oxígeno cuando realizan la fotosíntesis.

Según este investigador, el fitoplancton marino produce aproximadamente el 50 % del oxígeno atmosférico.

Pero entre las aplicaciones con mayor proyección de futuro destaca la producción de biocombustible.

Se trata de una fuente de producción energética no contaminante e inagotable, pero de momento, el coste para obtener biocombustible de las algas es alto, aunque los investigadores estiman que en 10 o 15 años este problema podría estar solventado.

Así se puso de manifiesto en un jornadas que sobre algas organizaron recientemente en Madrid la Fundación Observatorio Español de Acuicultura (Fundación OESA) y la Asociación de Periodistas de Información Ambiental (APIA)

En estas jornadas, los expertos explicaron que las variedades de algas mejor adaptadas para la producción de biodiesel son las algas verdes unicelulares, y de una hectárea de microalgas se podrían llegar a extraer hasta 100.000 litros de biodiesel al año.

Ahora se trata de lograr un cultivo de algas para obtener biodiesel a escala industrial.España está entre los países que se encuentran en esta carrera.

Además y en comparación con otras materias primas, las algas tienen un enorme potencial como fuente de alto rendimiento de biodiésel, etanol y combustible de aviación, sin competir con el suministro de alimentos u otros cultivos.

Entre los líderes de producción de algas destacan los países de Asia oriental y sudoriental.

Según la Fundación OESA, España registró una producción de cerca de 1,3 toneladas de plantas acuáticas en 2010.

Hay investigadores que calculan que en 2020 se producirán a nivel mundial 150.000 millones de litros de biocombustibles de todo tipo frente a los 100.000 millones de litros de la actualidad.

La bacteria Shewanella se come las piedras

La bacteria Shewanella, prima de E. coli.

Reproduzco esta entrevista publicada en el diario madrileño ABC por J. de Jorge. Me parece una noticia interesante y bien redactada y con interés.

Hace un par de décadas, Ken Nealson recuperó del lago Oneida de Nueva York un organismo llamado Shewanella, una rara bacteria capaz de respirar... rocas. Cree que esta minúscula criatura puede ser la clave para eliminar nuestros residuos, purificar el agua y, al mismo tiempo, proporcionar energía.

-Perdone, ¿ha dicho respirar rocas?

-Exactamente. Nosotros solo comemos carbono orgánico, pero las bacterias comen cualquier cosa de la que puedan recibir electrones: hidrógeno, sulfato de hidrógeno, compuestos inorgánicos que muchas veces son veneno para los humanos.

Descubrimos que la Shewanella puede sobrevivir perfectamente en la superficie de las rocas incluso sin oxígeno, y que la roca cada vez se hace más pequeña, ya que la utiliza igual que nosotros usamos el oxígeno. Y eso es lo que llamamos respirar rocas, un transporte de electrones extracelular. Te aseguro que en su día fue difícil que nos creyeran. Pero veinte años después mucha gente ha tenido los mismos resultados que nosotros.

-¿Y qué utilidad práctica tiene este descubrimiento?

-Muy sencillo. Si las bacterias son capaces de transferir electrones a la roca, por qué no creamos una cámara anaeróbica, quitamos la roca e introducimos un electrodo. Entonces las bacterias nadarán hacia él, transferirán todos sus electrones al electrodo y estarán encantadas porque tienen algo que respirar. Esto es lo que llamamos una pila de combustible microbiana. Eliminamos los residuos, purificamos el agua y encima nos pagan por ello porque conseguimos electrciidad.

-Parece redondo.

-Suena demasiado bonito para ser verdad, pero es una tecnología apasionante, completamente ecológica, que podría utilizarse en una gran ciudad. Las depuradoras y plantas de tratamiento de alcantarillado son ineficientes. Mi visión es que dentro de veinte años muchos productos de desecho, tanto residuos humanos como industriales, se eliminarán utilizando este método.

-¿Cómo se está desarrollando?

-Aproximadamente diez o quince empresas de todo el mundo (Israel, Australia, Bélgica...) están invirtiendo mucho dinero para que esta tecnología funcione. Creo que una o dos de ellas tendrán éxito.

-¿Cuándo podrá utilizarse?

-Lo mejor que puede ocurrir con esta tecnología, me refiero a corto plazo, es que se fabriquen unidades portátiles que consigan producir suficiente electricidad para que funcionen de forma autónoma. Permitiría llevarlas a países del Tercer Mundo para que la gente elimine sus residuos sin echarlos al río, al tiempo que les ofrecemos agua totalmente limpia. Cambiaría la salud de la población de esos países. Eso se puede hacer ya, pero tiene que hacerlo alguien que no esté interesado en ganar mucho dinero.

-Pero, si produce energía...

-Los mejores sistemas que se están desarrollando producen entre 1 y 10 vatios por metro cuadrado. De momento, no podemos poner en marcha un electrodoméstico, pero la idea no es resolver la crisis energética, más bien permitirnos acabar con los contaminantes en lugares donde no haya infraestructrua eléctrica. Por nuestra experiencia, producen la electricidad necesaria para funcionar por si solas y eso es fantástico si no tienes un enchufe cerca. Una central eléctrica gasta millones al año en electricidad solo para funcionar.

-¿Es difícil conseguir esa bacteria?

- No es una bacteria rara. Está estrechamente relacionada con las E-coli y otras que conocemos bien, no es muy antigua. Se encuentra en aquellos lugares donde no hay oxígeno, por ejemplo, en el estómago de los peces o en sedimentos.

PRODUCEN HIDRÓGENO EN BACTERIAS PARA OBTENER ENERGÍA LIMPIA

Bacterias productoras de hidrógeno

Tiene un alto contenido energético y no genera gases de efecto invernadero
Con ese objetivo, cultivan microorganismos en el LIPATA de la Facultad de Ingeniería de la UNAM
En esta idea, que puede constituir a futuro una economía basada en ese elemento en lugar del petróleo, también trabajan, en proyectos independientes, científicos de China y Estados Unidos

Para obtener una fuente de energía que no contamine, investigadores del Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA) de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM, cultivan bacterias que producen hidrógeno, elemento de alto contenido energético que no genera gases de efecto invernadero.

Especialista en el tratamiento de aguas residuales, Germán Buitrón Méndez, coordinador e investigador del LIPATA, ha detectado que en el proceso para limpiar el líquido, existen subproductos aprovechables para generar energía de manera sustentable y crear un ciclo que ofrece una alternativa para obtenerla sin recurrir al petróleo.

Con Christian Hernández, estudiante doctoral, Buitrón ensaya en su laboratorio del campus Juriquilla, en Querétaro. “Nos hemos enfocado a la producción que se conoce como fermentación oscura, es decir, la utilización de bacterias en esa fase de degradación para producir el hidrógeno”.

Cómo funciona

En un proceso anaerobio o de ausencia de aire, las bacterias del género Clostridium (formadoras de esporas) degradan la materia orgánica y originan ácidos grasos, dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno.

“El reto es maximizar la generación, porque las cantidades que se obtienen son bajas. Actualmente, estudiamos cómo hacer que las velocidades de producción del hidrógeno se incrementen”.

En esta idea, que puede constituir a futuro una economía basada en ese elemento en lugar del petróleo, también trabajan, en proyectos independientes, científicos de China y Estados Unidos.

Subproducto de agua residual

En el tratamiento del líquido residual por vía anaerobia, la materia orgánica, empleada como sustrato por los microorganismos, es transformada, principalmente en una mezcla de metano (CH4) y CO2, que se conoce como biogás.

La idea del proyecto es emplear ese proceso para producir hidrógeno sin llegar a la transformación del sustrato en metano.

“El principal interés en el uso del primer elemento es que no genera gases de efecto invernadero, pues como subproducto de su combustión sólo se produce agua. Además, tiene un alto poder calorífico”. El valor energético de un kilogramo de hidrógeno es equivalente al de 2.4 kilogramos de metano, ó 2.75 veces más energía que los hidrocarburos.

Aunque la materia orgánica procedente de aguas residuales es quizá insuficiente para sostener una energía global, esta forma podría ayudar a compensar, de manera sustancial, los costos del tratamiento de líquidos, especialmente aquellos con altas concentraciones de materia orgánica.

Biohidrógeno por todas partes

El biohidrógeno, es decir, el hidrógeno obtenido mediante procesos biológicos, puede ser producido por cultivos puros o mixtos de bacterias provenientes de diferentes fuentes, como suelo, sedimentos, composta, lodos aerobios y anaerobios.

Muchos organismos anaerobios pueden producir hidrógeno en ausencia de luz, a partir de los carbohidratos contenidos en residuos orgánicos. Las bacterias del género Clostridium, estrictamente anaerobias, son una excelente opción para obtenerlo a partir de la fermentación. Ésa es la razón por la que los expertos de LIPATA ensayan con ellas.

“Hemos trabajado con desechos de la industria tequilera, como las vinazas, azúcares concentrados después de destilar licor”, señaló el universitario, que se concentra en el estudio de las condiciones más adecuadas para obtener y mantener estas bacterias, de tal manera que puedan optimizar el proceso.

Biocombustibles: Entrevista en el País a Craig Venter

Este planeta azul es claramente un planeta de bacterias

Recupero esta entrevista a Craig publicada por El País en 2007. En ella ya se hablaba de que las bacterias serían cruciales en la producción de energía en el SigloXXI.

Pregunta. Durante los últimos años, su buque de investigación, el Sorcerer II, ha surcado los mares como el Beagle de Darwin, en busca de los secretos de la evolución y la variedad de la vida. ¿Cuáles han sido los principales resultados científicos de su viaje?

Respuesta. Hemos descubierto que hay mucha más diversidad de vida de lo que pensábamos. A partir de la información secuencial de los organismos microbianos que captábamos, hemos descubierto seis millones de genes nuevos, más del doble de los que la ciencia conocía hasta ahora. Este planeta azul, dominado por los océanos, es claramente un planeta de bacterias. Hemos averiguado que, cada 300 kilómetros de mar, aproximadamente el 85% de las secuencias genéticas eran exclusivas de ese lugar. Es decir, el mar, en vez de ser una mezcla homogénea, como muchos creían, está formado por millones y millones de microambientes que dependen de los nutrientes, la temperatura y la cantidad de luz solar de cada sitio. Lo que permite esa diversidad es que la mayoría de los organismos bacterianos cercanos a la superficie del océano obtiene su energía directamente de la luz solar, sin la fotosíntesis que emplean las plantas.

P. ¿Qué repercusiones prácticas tienen estos descubrimientos? El descubrimiento de mecanismos biológicos que producen energía directamente a partir del sol parece importante.

R. En primer lugar, como esos millones de especies microbianas son tan sensibles a las condiciones ambientales, pueden actuar como canarios enjaulados, es decir, advertirnos sobre los cambios antes de que se produzcan a escala mucho mayor. Ahora contamos con un punto de partida para descubrir los cambios y tratar de averiguar por qué, por ejemplo, los arrecifes de coral están muriéndose. Otra cuestión aparte, pero relacionada, es la de la energía como recurso. Cuando examinamos el medio ambiente, el mayor problema es la extracción de carbono no renovable de la tierra para quemarlo y emitir dióxido de carbono a la atmósfera, con el consiguiente impacto en los mares y el clima. Parece que la única solución es encontrar lo antes posible combustibles que sustituyan al petróleo y el carbón. Por eso mis equipos de investigación están trabajando con fuentes biológicas de energía, en parte gracias a nuestros descubrimientos de la biología impulsada por la luz en el océano. Tiene que haber respuestas y alternativas en todos esos miles de nuevas formas de metabolismos que existen en nuestro planeta azul. Ahora estamos tratando de fabricar bacterias que transformen azúcares simples en combustibles más eficientes que el etanol o el butanol.

P. Es decir, en vez de descomponer las plantas en biocombustible, ¿van a fabricar directamente energía?

R. Sí. Biocombustible se ha convertido casi en un término sin sentido, porque es tan amplio que incluye de todo, desde el etanol hasta la grasa de cocina de McDonald's. Las sustancias químicas, en realidad, se producen en el laboratorio, y nosotros estamos usando la biología para fabricarlas. Son combustibles producidos de forma biológica. Las bacterias pueden fabricar esos combustibles. Lo importante ahora, por supuesto, es el inmenso volumen que tiene la demanda de esos combustibles. Si tuviéramos un millón de biorrefinerías, cada una tendría que producir 17.000 litros diarios para sustituir el petróleo que consumimos. Asimismo tenemos que crear una infraestructura de distribución. Una solución evidente es la descentralización. Cada una de estas minirrefinerías tendría el tamaño de un silo y se construiría donde está la demanda para que no hubiera que distribuir. Así sería posible contribuir al desarrollo de países sin la suficiente infraestructura energética como para ser autosuficientes, pero sin los costosos pasos intermedios. Pero resolver el problema en el laboratorio no quiere decir que podamos resolverlo en la sociedad.

P. Es decir, si un escritor de ciencia-ficción escribiera sobre dentro de 100 años, ¿no andaría muy descaminado al imaginar que toda la energía que utilicemos en esa época será de fabricación biológica?

R. Espero que tardemos menos. Si se tarda todo ese tiempo, es posible que el planeta no llegue hasta entonces. Confiemos en que los combustibles de fabricación biológica sean los predominantes de aquí a 15 o 20 años.

industria del futuro

El científico Craig Venter habla de "genómica ambiental". Dice que es la "caja de herramientas para la nueva fase de la evolución". ¿Qué quiere decir con eso? Venter cuenta cómo con la genómica de síntesis están tratando de diseñar en el laboratorio organismos que ofrezcan soluciones para el planeta. "Nuestros laboratorios han diseñado un código genético, y han tratado de fabricar en la práctica las células codificadas que, por ejemplo, producen octanos para coches ya existentes". Han empezado por el combustible porque es "el mayor problema". Pero, en general, la química que se puede practicar con bacterias es mucho más amplia. "Está claro que la producción biológica será una gran industria en el futuro". "Estamos llegando a una nueva fase de la evolución en la que seremos capaces de diseñar nuevas sustancias industriales, combustible, alimentos y medicamentos mediante el diseño de cromosomas basados en la información digital obtenida de la lectura del código genético", explica.