La rápida urbanización global ha cambiado drásticamente la faz de nuestro planeta, contaminando nuestra atmósfera con gases de efecto invernadero y provocando el calentamiento global. Es la necesidad del momento controlar nuestras actividades y encontrar alternativas más sostenibles para preservar lo que queda de nuestro planeta para las generaciones venideras.

Dióxido de carbono (CO ₂ ) y el monóxido de carbono (CO) constituyen una gran proporción de los gases de combustión industriales. Investigaciones recientes han demostrado que ciertos microorganismos son capaces de metabolizar estos gases en subproductos útiles. Por lo tanto, ahora se está intentando utilizar microbios para reciclar estos gases y convertirlos en productos químicos útiles en un proceso conocido como captura y utilización de carbono (CCU). Este es un paso más allá de la práctica generalizada actual de captura y almacenamiento de carbono (CAC). Sin embargo, tal CCU requiere una gran cantidad de energía, lo que hace que la ampliación de este proceso sea difícil y costosa. ¿Cómo se puede optimizar este proceso para obtener el máximo rendimiento?

Un equipo de investigadores de Corea, dirigido por el profesor Jung Rae Kim de la Universidad Nacional de Pusan, han respondido a esta pregunta para un sistema CCU más nuevo llamado sistema bioelectroquímico (BES). El profesor Kim explica:"Hemos desarrollado un proceso bioelectrosintético en el que las bacterias electroactivas convierten CO / CO ₂ en metabolitos útiles como el acetato y los ácidos grasos volátiles que utilizan la electricidad como poder reductor ". Los científicos pudieron optimizar los BES para aumentar su eficiencia de dos a seis veces la de los sistemas actuales para gas CO. Sus hallazgos se publican en Tecnología Bioambiental desde enero de 2021.

El BES de dos cámaras que utilizaron tenía varias características especiales que lograron esto. El cátodo contenía una biopelícula electroactiva, y el ánodo produjo iones de hidrógeno a través de la electrólisis del agua. Estas cámaras estaban divididas por una membrana de intercambio iónico (IEM), que controlaba el flujo de protones y electrones entre las cámaras. Más lejos, mientras que el primero contenía medios de cultivo microbianos, este último contenía mecanismos para controlar el pH inicial del sistema. Además, se utilizó un mediador de electrones quinona.

Ellos encontraron que dado el IEM correcto, uno que permitía el paso de protones pero no de oxígeno, un pH ácido en la cámara del ánodo provocó un gradiente de concentración de protones más alto a través de la membrana, que fue clave para mejorar la producción de acetato y la síntesis de ácidos grasos de cadena más larga en la cámara del cátodo. Los mediadores dependientes de quinonas mejoraron la transferencia de electrones y aumentaron la formación de productos.

El profesor Kim afirma:"Dado que el CO es un gas más reducido que el CO ₂ , quizás como era de esperar, la eficiencia culómbica para el CO fue el doble que para el CO ₂ . El CO es un componente importante en los gases de escape industriales de la mayoría de los procesos de las acerías y la gasificación de biomasa. A través de esta conversión de BES, puede ser una materia prima valiosa para diversos bioprocesos. Este es el primer estudio que hace que la conversión de CO a través de BES sea comercialmente viable ". Destacando más las aplicaciones, continúa:"Los microbios se auto-replican, haciendo de este BES una solución económica. Eso, combinado con la eficiencia que hemos logrado y el sistema óptimo que hemos creado, debería hacer que esto sea de suficiente interés para las industrias, de modo que se convierta en maquinaria industrial comercial en cinco años ".

Esta es una forma en la que la Tierra podría limpiarse, más verde y más fresco.