Según la Agencia Internacional de Energía, las emisiones mundiales de dióxido de carbono relacionadas con la energía alcanzaron un récord de 37.400 millones de toneladas en 2023, un aumento del 1,1% respecto al año anterior. El país también se enfrenta al cambio climático debido a las emisiones de dióxido de carbono, como lo demuestra el abril más caluroso registrado este año.

Para abordar este problema, se están desarrollando a nivel mundial tecnologías de conversión de dióxido de carbono. La tecnología para convertir el dióxido de carbono en sustancias químicas de alto valor como etileno y propileno se está convirtiendo en una tecnología clave para lograr la neutralidad de carbono, ya que no solo reduce las emisiones de carbono sino que también produce productos que pueden utilizarse en diversas industrias.

Recientemente, la tecnología de electrosíntesis microbiana (MES) para producir sustancias químicas ha ido ganando atención como un método prometedor para la conversión de dióxido de carbono. Por lo general, MES implica crear una solución de electrolito con agua que contiene microorganismos y disolver dióxido de carbono en el electrolito, que luego los microorganismos utilizan como nutrientes.

Sin embargo, en condiciones de temperatura ambiente y presión normal donde crecen los microorganismos, la cantidad de dióxido de carbono que se disuelve en el agua es muy baja, lo que provoca una escasez de nutrientes para los microorganismos y una baja productividad de las sustancias convertidas finales.

Para abordar este problema, el equipo de investigación disolvió la monoetanolamina absorbente de dióxido de carbono (C₂ H₇ NO) en el electrolito para aumentar la cantidad de dióxido de carbono disponible para los microorganismos (Rhodobacter sphaeroides). Este enfoque aumentó el consumo de dióxido de carbono por parte de los microorganismos, mejorando así su producción de energía, su crecimiento y sus actividades metabólicas, lo que a su vez mejoró la eficiencia de producción de las sustancias convertidas.

El equipo de investigación también amplió la gama de productos de conversión. Mientras que la tecnología de electrosíntesis microbiana convencional produce sustancias con un bajo número de carbonos, como el butanol y el etanol, debido a las bajas concentraciones de dióxido de carbono, la tecnología del equipo puede producir carotenoides con un mayor número de carbonos.

Los carotenoides, conocidos por sus efectos antienvejecimiento en las células y utilizados en cosméticos y suplementos, se producen tradicionalmente mediante fermentación microbiana. Sin embargo, los problemas de seguridad y suministro de materias primas han limitado la producción. Además, dado que los carotenoides están compuestos por 40 átomos de carbono, los microorganismos deben consumir grandes cantidades de dióxido de carbono para producirlos.

Al utilizar una alta concentración de dióxido de carbono, el equipo de investigación mejoró la productividad aproximadamente cuatro veces en comparación con las tecnologías existentes, lo que permitió la producción de carotenoides mediante electrosíntesis microbiana.

El Dr. Lee Soo Youn, investigador principal, afirmó:"Esta investigación presenta un nuevo enfoque para convertir dióxido de carbono en sustancias de alto valor a través de la electrosíntesis microbiana. Como una tecnología de 'plataforma química' ecológica y de gran potencial en la bioenergía y la bioquímica campos, contribuirá a lograr la neutralidad de carbono mediante la reducción y el reciclaje de gases de efecto invernadero."

Más información: Hui Su Kim et al, Mejora de la electrocatálisis microbiana de CO2 para la reducción de múltiples carbonos en un catolito húmedo a base de amina, ChemSusChem (2024). DOI:10.1002/cssc.202301342

Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología