Un tipo de biorreactor completamente nuevo para la producción biológica de metano ha permitido el uso de niveles de presión extremadamente altos por primera vez y ha establecido nuevos estándares de eficiencia para la conversión de CO ₂ y H ₂ en metano. Esta mejora significativa en comparación con los biorreactores convencionales se debe a miles de millones de microorganismos que solo cobran vida realmente bajo una presión extrema. así como la empresa austriaca Krajete GmbH, que diseñó el biorreactor y ahora ha construido la primera planta piloto para probar la tecnología. La instalación exitosa requirió una combinación de experiencia en la implementación de instalaciones químicas y conocimientos biológicos.

¡La presión aumenta! Las declaraciones políticas de intenciones sobre el cambio climático y la transformación energética están poniendo la responsabilidad en la industria de proponer ideas cada vez más inteligentes. Una de esas ideas la creación de la empresa austriaca Krajete GmbH, se centra en la producción de gas ecológico, utilizando la fermentación de gas para producir metano a partir de CO ₂ . La compañía ha desarrollado un biorreactor que ofrece enormes ganancias en la tasa de conversión mediante el uso de una presión extremadamente alta. La clave de este éxito son las llamadas arqueas:microorganismos que vivieron en tiempos prehistóricos y están acostumbrados a condiciones de presión extrema. Y, de manera útil, también pueden transformar el CO ₂ en gas natural "verde".

Limpio y eficiente

"Nuestra planta ha alcanzado tasas de conversión previamente inalcanzables, porque una presión más alta acelera los procesos de transformación química, "explicó Alexander Krajete, CEO de Krajete GmbH. "Además, el proceso de fermentación de arqueas utiliza hidrógeno. Esto significa que CO ₂ normalmente producido durante la fermentación biológica también se convierte en metano, y ya no representa un contaminante como ocurre con la fermentación de biomasa. Entonces, con este mayor rendimiento, la planta produce metano virtualmente puro en lugar de biogás impuro. Basado en este principio, casi todo CO ₂ que contienen gases de emisión se pueden mejorar directamente ".

La empresa desarrolló la planta de fermentación de alta eficiencia mediante la combinación innovadora de dos campos que normalmente se consideran completamente distintos:la química y la biología. "En el sector de la ingeniería de plantas químicas, es bien sabido que una presión más alta aumenta las tasas de conversión, "dice Krajete, refiriéndose a la idea detrás del biorreactor de alto rendimiento. "Pero aplicar este concepto simple a un biorreactor es una gran tarea, porque los microorganismos utilizados deben poder resistir tal presión. Y la mayoría de ellos no lo son ".

Microbios prehistóricos domesticados

Krajete GmbH pudo aprovechar su amplio conocimiento de arqueas, un grupo de microorganismos que han existido en la Tierra durante miles de millones de años y que hoy en día se encuentran en lugares donde las temperaturas o presiones extremas son la norma. La empresa ya había logrado "domesticar" arqueas para la producción de gas natural en 2013. Se registraron cinco patentes para salvaguardar este éxito. El desarrollo del biorreactor de alto rendimiento permitirá a la empresa capitalizar plenamente el potencial de este enfoque. "Nuestra instalación piloto ha demostrado que podemos obtener 500 litros de metano por hora a partir de sólo diez litros de líquido a una presión de 15 bar. Esas cifras de producción de gas natural biosintético no tienen rival en ningún lugar del mundo".

Un elemento particularmente desafiante del proceso de desarrollo fueron los sensores resistentes a la presión, que miden los "signos vitales" de la fermentación gaseosa (como los niveles de pH y el potencial redox). Estos fueron desarrollados especialmente para el biorreactor de alto rendimiento por un proveedor mundial líder de Alemania. El siguiente paso fue obtener un conocimiento detallado de cómo preservar y controlar la vida en condiciones de presión extrema. No se debe permitir que la presión en el biorreactor cambie demasiado rápido, a pesar de la necesidad de agregar medio o tomar muestras. Los cambios rápidos de presión someterían a las arqueas a una tensión masiva y reducirían el rendimiento. o hacer que los microbios mueran. Gracias a su dilatada experiencia en el trabajo con estos microbios y en la construcción de tales instalaciones, Krajete GmbH pudo superar el desafío. El nuevo diseño de la planta no solo es adecuado para pequeños biorreactores; también se puede utilizar en instalaciones a gran escala.