El transporte de metano desde los pozos de gas al mercado ofrece múltiples oportunidades para que este gas de efecto invernadero se filtre a la atmósfera. Ahora, un equipo internacional de investigadores ha dado el primer paso para convertir metano directamente en electricidad utilizando bacterias, de una manera que podría hacerse cerca de los sitios de perforación.

"En la actualidad, tenemos que enviar metano a través de tuberías, "dijo Thomas K. Wood, titular de la cátedra de biotecnología y profesor de ingeniería química, Penn State. "Cuando envías metano, libera un gas de efecto invernadero. No podemos eliminar todas las fugas, pero podríamos cortarlo a la mitad si no lo enviamos a través de tuberías a largas distancias ".

El objetivo de los investigadores es utilizar pilas de combustible microbianas para convertir el metano en electricidad cerca de las cabezas de los pozos. eliminando el transporte de larga distancia. Ese objetivo aún está lejos en el futuro, pero ahora han creado una pila de combustible alimentada por bacterias que puede convertir el metano en pequeñas cantidades de electricidad.

"La gente ha intentado durante décadas convertir directamente el metano, ", dijo Wood." Pero no han podido hacerlo con pilas de combustible microbianas. Hemos diseñado una cepa de bacterias que puede hacerlo ".

Las pilas de combustible microbianas convierten la energía química en energía eléctrica utilizando microorganismos. Pueden funcionar con la mayoría de material orgánico, incluidas las aguas residuales, acetato y residuos de elaboración de cerveza. Metano, sin embargo, causa algunos problemas para las pilas de combustible microbianas porque, si bien hay bacterias que consumen metano, viven en las profundidades del océano y actualmente no se pueden cultivar en el laboratorio.

"Conocemos una bacteria que puede producir una enzima energética que atrapa metano, ", dijo Wood." No podemos cultivarlos en cautiverio, pero miramos el ADN y encontramos algo del fondo del Mar Negro y lo sintetizamos ".

De hecho, los investigadores crearon un consorcio de bacterias que produce electricidad porque cada bacteria hace su parte del trabajo. Usando enfoques biológicos sintéticos, incluida la clonación de ADN, los investigadores crearon una bacteria como las de las profundidades del Mar Negro, pero una que pueden cultivar en el laboratorio. Esta bacteria usa metano y produce acetato, electrones y la energía enzimática que captura los electrones. Los investigadores también agregaron una mezcla de bacterias que se encuentran en el lodo de un digestor anaeróbico, el último paso en el tratamiento de desechos. Este lodo contiene bacterias que producen compuestos que pueden transportar electrones a un electrodo, pero estas bacterias necesitaban aclimatarse al metano para sobrevivir en la celda de combustible. Informan los resultados de su trabajo hoy (17 de mayo) en Comunicaciones de la naturaleza .

"Necesitamos lanzaderas de electrones en este proceso, "dijo Wood." Las bacterias en el lodo actúan como esas lanzaderas ".

Una vez que los electrones llegan a un electrodo, el flujo de electrones produce electricidad. Para aumentar la cantidad de electricidad producida, los investigadores utilizaron un género bacteriano natural:Geobacter, que consume el acetato creado por la bacteria sintética que captura el metano para producir electrones.

Para demostrar que era necesario un transbordador de electrones, los investigadores utilizaron la celda de combustible solo con bacterias sintéticas y Geobacter. La pila de combustible no produjo electricidad. Agregaron ácidos húmicos, una lanzadera de electrones no vivos, y las celdas de combustible funcionaron. Las bacterias del lodo son mejores transportadores que los ácidos húmicos porque son autosuficientes. Los investigadores han presentado patentes provisionales sobre este proceso.

"Este proceso genera mucha electricidad para una celda de combustible microbiana, "dijo Wood." Sin embargo, en este punto esa cantidad es 1, 000 veces menos que la electricidad producida por una pila de combustible de metanol ".

El estudio se publica en Comunicaciones de la naturaleza .