NeoFronteras

Diversas instituciones y compañías participan en la carrera por conseguir microorganismos que produzcan biocombustibles de manera eficiente.

Caldera Uzon. Foto: Virginia Tech.

¿Pueden ser los microorganismos la solución a los problemas energéticos? Antes de que los seres pluricelulares aparecieran sobre la Tierra los microorganismos reinaron sobre este planeta durante miles de millones de años. Más tarde, y durante millones de años, estos organismos, junto con otros que formaban el plancton marino, dieron lugar al petróleo que ahora consumimos. Ese petróleo ha constituido la fuente de energía barata sobre la que se ha asentado el desarrollo industrial y tecnológico del último siglo y lo estamos agotando a un ritmo muy rápido. Las reservas de petróleo son cada día más escasas y más caras de explotar y necesitamos, por tanto, nuevas fuentes de energía.
Ahora algunos investigadores se fijan en los microorganismos como fuente de energía. Tienen la habilidad de vivir a partir de diferentes fuentes de alimentos y de producir diferentes subproductos susceptibles de ser explotados energéticamente.
Recientemente ha habido muchos resultados en este sentido. Algunos, por ejemplo, se basan en el uso de algas para la producción de un sucedáneo del petróleo.
Aunque todo esto no es nuevo, cuando fermentamos un producto azucarado para producir alcohol ya estamos usando levaduras para producir de bioetanol. Pero la eficacia de estos métodos tradicionales está en entredicho y hace falta más investigación al respecto, sin contar con los posibles problemas ecológicos que pueda acarrear su producción.
Investigadores de Biodesign Institute han publicado en Nature Reviews Microbiology un artículo sobre los pasos que se podrían dar al respecto. Según ellos las bacterias y arqueas son la mejor esperanza para producir energía de forma renovable en grandes cantidades de tal modo que no compita con la producción de alimentos o se destruya en medio ambiente.
Hay dos aproximaciones al problema. Una consiste en usar microbios para convertir biomasa en combustible. para esta vía hay diferentes clases de microorganismos que pueden hacer esto en ausencia de oxígeno y que producen metano, hidrógeno o directamente electricidad.
La segunda aproximación consiste en usar algas o bacterias que capturan la luz del sol y la transforman en energía produciendo biomasa.
Estas dos líneas de investigación se podrían beneficiar de los recientes avances en genética y técnicas de biología molecular para incrementar el rendimiento.
Las bacterias cuentan además con una gran diversidad genética y de especies que puede ser explotada. Hasta ahora se dispone de 75 genomas secuenciados de microorganismos susceptibles de ser utilizados para esta tarea y que están a disposición de la comunidad científica. Este conjunto incluye 21 genomas de arqueas metanógenas (productoras de metano), 24 de bacterias productoras de hidrógeno o electricidad y 30 genomas de cianobacterias fotosintéticas susceptibles de producir biodiesel. Se espera secuenciar muchos más genomas en el próximo futuro.
Un ejemplo puede ser Synechocystis sp, que es una bacteria fotosintética cuyo genoma fue publicado en 1995. Tiene la particularidad de cargar su membrana celular con grandes cantidades de lípidos que le harían una buena candidata para la producción de biodiesel.
Esta institución trabaja ahora junto a la petrolera BP en el desarrollo de estas tecnologías.

Pero en esta carrera por conseguir biocombustibles realmente alternativos y rentables hay muchos jugadores.
En Virginia Tech están investigando con un microorganismo procedente de una región volcánica para producir hidrógeno, en lo que puede ser un buen ejemplo del tipo de investigación que se viene haciendo durante los últimos tiempos. Esta arquea termófila metaboliza la celulosa produciendo hidrógeno en el proceso. El hidrógeno puede ser empleado más tarde como combustible o para producir electricidad de manera sencilla.
Encontraron esta arquea (Desulfurococcus fermentans) en la caldera Uzon de la península Kamchatka, que se encuentra en una remota región de Siberia. Vive de la degradación de los restos vegetales a alta temperatura (80 – 82 grados centígrados) que caen en la caldera volcánica
El hidrógeno bloquea el crecimiento de la mayoría de las especies de arqueas, pero no en este caso. Los investigadores no saben todavía por qué.
La habilidad de efectuar este trabajo a alta temperatura es una gran ventaja, pues en un reactor industrial la alta temperatura impediría en crecimiento de otras bacterias indeseables que lo pudieran contaminar.
Ahora los científicos involucrados en el descubrimiento pretender secuenciar el genoma de esta arquea. En esta investigación está también implicado el Joint Genome Institute que depende del departamento de Energía de EEUU.

Todavía no sabemos cómo terminará esta carrera en pos de la perfecta producción de bioenergía, pero parece prometedor. De momento es solamente materia de investigación y habrá que esperar para ver las aplicaciones industriales.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa en Arizona State UNiversity.
Artículo en Nature.
Nota de prensa en Virginia Tech.
Nota de prensa en Montana State University.
Nota de prensa en Argonne National Laboratory.
Joint Genome Institute.