Las bacterias "eléctricas" son el ingrediente clave en un nuevo proceso desarrollado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía que recicla las aguas residuales de la producción de biocombustible para generar hidrógeno. El hidrógeno se puede utilizar para convertir el bioaceite en combustibles líquidos de mayor calidad, como gasolina o diésel.

"Estamos resolviendo varios problemas al mismo tiempo, "dijo el investigador de ORNL Abhijeet Borole, quien dirigió un proyecto de varios años para desarrollar el sistema.

La demostración a escala de laboratorio del equipo puede producir 11,7 litros de hidrógeno por día a las tasas que se requieren para aplicaciones industriales. Borole señala que, aunque se requiere más trabajo para llevar la tecnología a la escala comercial, su progreso demuestra el potencial de la electrólisis microbiana para hacer que las biorrefinerías sean más eficientes y económicamente viables.

Al igual que una refinería de petróleo convencional, el concepto de biorrefinería se centra en la conversión de materiales vegetales en productos de mayor valor, incluidos los combustibles de hidrocarburos y los productos químicos.

La electrólisis microbiana es impulsada por electrógenos, bacterias que digieren compuestos orgánicos y generan una corriente eléctrica. Borole puso estas bacterias a trabajar para descomponer los ácidos orgánicos en el bioaceite líquido que se produce a partir de materias primas para plantas como el pasto varilla. Normalmente, aproximadamente una cuarta parte del bioaceite líquido es agua contaminada que contiene ácidos corrosivos.

"Estamos tomando este desperdicio, que puede ser del 20 al 30 por ciento de la biomasa que se pone en el proceso, haciendo hidrógeno a partir de él y volviendo a poner ese hidrógeno en el aceite, "Dijo Borole.

El hidrógeno generado por los microbios podría desplazar la necesidad de gas natural, que se utiliza más adelante en el proceso de producción para convertir el bioaceite en combustibles líquidos más deseables.

"Puedes reciclar el agua, producir hidrógeno limpio y eliminar el gas natural, "Dijo Borole.

Los investigadores desarrollaron un procedimiento para desarrollar y enriquecer una comunidad bacteriana resistente que podría tolerar los compuestos tóxicos en las aguas residuales de biocombustible. Este delicado equilibrio también implicó optimizar el proceso general y los parámetros del sistema para permitir el éxito de las bacterias.

"Estás tratando de extraer electrones de cientos de compuestos y producir hidrógeno de manera eficiente, "Dijo Borole." ¿Cómo se hace eso cuando los subproductos vegetales están envenenando este alimento bacteriano? Tienes que encontrar una manera de negar o neutralizar ese veneno y poder producir esos electrones al mismo tiempo ".

En esta aplicación, el veneno bacteriano se presenta en forma de productos creados por la degradación de la lignina, un polímero resistente que se encuentra en las paredes celulares de las plantas. Pero comprender cómo construir y optimizar sistemas de electrólisis microbiana que puedan tolerar y tratar aguas residuales contaminadas podría tener beneficios fuera de la producción de biocombustible.

"Estos sistemas tienen potencial para una amplia gama de aplicaciones, incluida la producción de energía, biorremediación, síntesis química y de nanomateriales, electrofermentación, almacen de energia, desalación y tratamiento del agua producida, "dijo Alex Lewis, estudiante de doctorado en el Centro Bredesen de Investigación y Educación Interdisciplinarias de la Universidad de Tennessee.

El equipo de investigación ahora se centra en completar un análisis del ciclo de vida de la tecnología para evaluar sus emisiones de gases de efecto invernadero y el uso del agua.