27.11.2020 - University of Bristol

Gotas vivas productoras de hidrógeno que preparan el camino para una futura fuente de energía alternativa

Un paso hacia el desarrollo de la energía verde fotobiológica en condiciones aeróbicas naturales

Los científicos han construido pequeñas fábricas microbianas a base de gotas que producen hidrógeno, en lugar de oxígeno, cuando se exponen a la luz del día en el aire.

Las conclusiones del equipo internacional de investigación con sede en la Universidad de Bristol y el Instituto de Tecnología Harbin de China, se publican en Nature Communications.

Normalmente, las células de las algas fijan el dióxido de carbono y producen oxígeno mediante la fotosíntesis. El estudio utilizó gotitas de azúcar empaquetadas con células de algas vivas para generar hidrógeno, en lugar de oxígeno, por medio de la fotosíntesis.

El hidrógeno es un combustible potencialmente neutro para el clima, que ofrece muchos usos posibles como fuente de energía en el futuro. Un gran inconveniente es que la producción de hidrógeno implica el uso de mucha energía, por lo que se están buscando alternativas ecológicas y este descubrimiento podría suponer un importante paso adelante.

El equipo, compuesto por el Profesor Stephen Mann y la Dra. Mei Li de la Escuela de Química de Bristol, junto con el Profesor Xin Huang y sus colegas del Instituto Tecnológico Harbin de China, atraparon unas diez mil células de algas en cada gota, que luego fueron apiñadas por compresión osmótica. Al enterrar las células en lo profundo de las gotitas, los niveles de oxígeno cayeron a un nivel que activaron enzimas especiales llamadas hidrogenasas que secuestraron la vía fotosintética normal para producir hidrógeno. De esta manera, alrededor de un cuarto de millón de fábricas microbianas, típicamente de un décimo de milímetro de tamaño, podían ser preparadas en un mililitro de agua.

Para aumentar el nivel de evolución del hidrógeno, el equipo recubrió los micro-reactores vivos con una fina capa de bacterias, que fueron capaces de buscar oxígeno y por lo tanto aumentar el número de células de algas preparadas para la actividad de la hidrogenasa.

Aunque todavía está en una etapa temprana, el trabajo proporciona un paso hacia el desarrollo de energía verde fotobiológica en condiciones aeróbicas naturales.

El profesor Stephen Mann, codirector del Centro Max Planck de Bristol para la Biología Mínima de Bristol, dijo: "El uso de simples gotas como vectores para controlar la organización de las células de algas y la fotosíntesis en microespacios sintéticos ofrece un enfoque potencialmente benigno para el medio ambiente en la producción de hidrógeno que esperamos desarrollar en futuros trabajos".

El profesor Xin Huang del Instituto Tecnológico de Harbin añadió: "Nuestra metodología es sencilla y debería ser capaz de ampliarse sin perjudicar la viabilidad de las células vivas. También parece flexible; por ejemplo, recientemente capturamos un gran número de células de levadura en las gotitas y utilizamos los reactores microbianos para la producción de etanol".

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