Reducir las emisiones de carbono para prevenir el cambio climático requiere el desarrollo de nuevas tecnologías para la producción de biocombustibles renovables y sostenibles. El hidrógeno molecular está considerado como uno de los portadores de energía más prometedores debido a su alta densidad energética y limpieza, uso libre de carbono. Un grupo de investigación de la Universidad de Turku, Finlandia, ha descubierto una forma eficiente de transformar la energía solar en energía química de biohidrógeno a través de la fotosíntesis de algas verdes que funcionan como fábricas de células.

Durante la fotosíntesis, Las algas verdes utilizan la energía solar recolectada para dividir el agua. liberan oxígeno a la atmósfera y producen biomasa que funciona como un excelente material de alimentación en la biorrefinería azul.

Las algas verdes también son biocatalizadores eficientes y pueden transformar la energía solar y el dióxido de carbono directamente en diferentes compuestos valiosos. como las vitaminas, antioxidantes, polímeros, y carbohidratos.

"Cuando las células de las algas se incuban por primera vez en condiciones anaeróbicas en la oscuridad y luego se exponen a la luz, comienzan a producir hidrógeno de manera eficiente, pero desafortunadamente solo por unos segundos, "dice el líder del grupo de investigación, Yagut Allahverdiyeva-Rinne, Profesor asociado de biología vegetal molecular en la Universidad de Turku.

Los investigadores ya han creído durante décadas que el principal obstáculo para la producción de hidrógeno a largo plazo en las algas a la luz es la destrucción de la enzima hidrogenasa. un elemento clave en este proceso, que es causado por el oxígeno.

"Dado que las algas liberan oxígeno constantemente durante su fotosíntesis que ocurre simultáneamente con la producción de hidrógeno, El mantenimiento de las condiciones anaeróbicas en cultivos iluminados ha sido particularmente problemático. "dice el investigador principal Sergey Kosourov, miembro del grupo de investigación.

Método nuevo y ecológicamente sostenible para producir biohidrógeno

Los investigadores de la Universidad de Turku decidieron aplicar el conocimiento recuperado de la investigación básica sobre la fotosíntesis de las algas y establecieron un nuevo método para producir hidrógeno que no exponga a las algas verdes a una inanición nutricional adicional y, por lo tanto, sin aplicar ningún estrés significativo a las células.

Los investigadores demostraron que la producción de hidrógeno podría extenderse significativamente simplemente exponiendo los cultivos de algas anaeróbicas a un tren de pulsos de luz fuertes pero cortos. que son interrumpidos por períodos de oscuridad más largos.

"Bajo estas condiciones, Los cultivos de algas expuestos a la luz solar no acumulan oxígeno en el medio. Además, las algas dirigen los electrones resultantes de la descomposición del agua y cargados por la luz solar en la producción de hidrógeno en lugar de la acumulación de biomasa. El proceso dura, por lo menos, varios días y la tasa máxima de producción de hidrógeno ocurre durante las primeras ocho horas, "Dice Kosourov.

La investigación indicó claramente que un obstáculo importante para la producción eficiente de hidrógeno no es el oxígeno, sino una fuerte competencia entre dos vías metabólicas:la fijación de dióxido de carbono que conduce a la acumulación de biomasa y la enzima hidrogenasa que cataliza la fotoproducción de hidrógeno.

“El estudio abre nuevas posibilidades para la construcción de fábricas de células vivas eficientes para la producción de biocombustibles y diferentes productos químicos directamente de la luz solar, dióxido de carbono y agua. La investigación proporciona información importante sobre cómo evitar el 'desperdicio' de energía solar en la producción de biomasa y cómo aplicar esta energía directamente para la producción de bioproductos útiles. "Allahverdiyeva-Rinne dice.

El nuevo método desarrollado por los investigadores es valioso tanto para la investigación básica de la fotosíntesis de algas como para el trabajo de investigación y desarrollo del sector industrial a la hora de producir nuevas tecnologías para la producción a gran escala de biocombustibles neutros en carbono.