Un paso hacia la producción sostenible de hidrógeno con cianobacterias
Un microentorno libre de oxígeno protege las enzimas sensibles
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Un equipo de investigadores de la Universidad de Kassel, la Universidad del Ruhr de Bochum y la Universidad Nova de Lisboa (Portugal) ha desarrollado un método para mejorar la producción fotosintética de hidrógeno a partir de cianobacterias. El estudio, publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition, podría contribuir a la producción de energía limpia.
En determinadas condiciones, las cianobacterias (también conocidas coloquialmente como "algas verdeazuladas") son capaces de producir hidrógeno mediante fotosíntesis, un método prometedor para generar energía limpia. Sin embargo, el oxígeno producido durante la fotosíntesis inhibe la actividad de ciertas enzimas, las llamadas hidrogenasas, necesarias para la producción de hidrógeno. Los métodos anteriores para eliminar el oxígeno eran ineficaces o requerían el uso de productos químicos y carbohidratos adicionales, lo que perjudicaba la sostenibilidad del proceso.
La protección permite la producción continua de hidrógeno
El equipo dirigido por el Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann, de Bochum, la Prof. Dra. Kirstin Gutekunst, de Kassel, y el Dr. Felipe Conzuelo, de Lisboa, ha encontrado ahora una solución: Integrando mutantes de cianobacterias en un polímero redox especial depositado sobre un electrodo, las células pueden protegerse del oxígeno. El polímero contiene grupos viologénicos que se reducen al aplicar un potencial eléctrico y descomponen así eficazmente el oxígeno del entorno de las células.
El sistema crea un microentorno libre de oxígeno directamente alrededor de las células para que las hidrogenasas permanezcan activas y puedan producir hidrógeno continuamente. "Se trata de un paso importante hacia la producción biotecnológica de hidrógeno sostenible y escalable", afirma el equipo de investigación.
Las cianobacterias genéticamente optimizadas aumentan la eficiencia
El uso de cianobacterias modificadas genéticamente fue especialmente exitoso. En estos mutantes, la hidrogenasa está genéticamente unida directamente al llamado fotosistema I de la fotosíntesis. Estos mutantes mostraron una producción de hidrógeno significativamente mayor y más estable en comparación con las células de tipo salvaje del polímero.
Biofotovoltaica para la producción de hidrógeno verde
Los resultados del estudio abren nuevas posibilidades para el desarrollo de sistemas biofotovoltaicos que conviertan la luz solar directamente en hidrógeno. "Nuestro enfoque combina las ventajas de las células vivas -como la autorreparación y la longevidad- con la precisión de los sistemas electroquímicos", afirma Kirstin Gutekunst.
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