Fuente De Energía Futura: Los Científicos Construyen Diminutas Fábricas De Microbios Que Producen Hidrógeno Mediante La Fotosíntesis

Células de algas productoras de hidrógeno

Imagen de microscopía electrónica de una gota densamente empaquetada de células de algas productoras de hidrógeno. Barra de escala, 10 micrómetros. Crédito: Prof. Xin Huang, Instituto de Tecnología de Harbin

Los científicos han construido pequeñas fábricas microbianas basadas en gotas que producen hidrógeno, en lugar de oxígeno, cuando se exponen a la luz del día en el aire.

Los hallazgos del equipo de investigación internacional basado en el Universidad de bristol y el Instituto de Tecnología de Harbin en China, se publican hoy (25 de noviembre de 2020) en Nature Communications .

Normalmente, las células de las algas fijan dióxido de carbono y producen oxígeno mediante la fotosíntesis. El estudio utilizó gotas azucaradas llenas de células de algas vivas para generar hidrógeno, en lugar de oxígeno, mediante la fotosíntesis.

El hidrógeno es potencialmente un combustible neutro para el clima, que ofrece muchos usos posibles como fuente de energía futura. Un gran inconveniente es que la producción de hidrógeno implica el uso de mucha energía, por lo que se están buscando alternativas ecológicas y este descubrimiento podría representar un importante paso adelante.

El equipo, compuesto por el profesor Stephen Mann y el Dr. Mei Li de la Escuela de Química de Bristol junto con el profesor Xin Huang y sus colegas del Instituto de Tecnología de Harbin en China, atrapó unas diez mil células de algas en cada gota, que luego fueron apiñadas por osmótica compresión. Al enterrar las células en el interior de las gotitas, los niveles de oxígeno cayeron a un nivel que activó enzimas especiales llamadas hidrogenasas que secuestraron la vía fotosintética normal para producir hidrógeno. De esta manera, alrededor de un cuarto de millón de fábricas microbianas, típicamente de solo un décimo de milímetro de tamaño, podrían prepararse en un mililitro de agua.

Para aumentar el nivel de desprendimiento de hidrógeno, el equipo cubrió los microrreactores vivos con una capa delgada de bacterias, que fueron capaces de buscar oxígeno y, por lo tanto, aumentar el número de células de algas preparadas para la actividad hidrogenasa.

Aunque todavía en una etapa temprana, el trabajo proporciona un paso hacia el desarrollo de energía verde fotobiológica en condiciones aeróbicas naturales.

El profesor Stephen Mann, codirector del Max Planck Bristol Centre for Minimal Biology en Bristol, dijo: “El uso de gotas simples como vectores para controlar la organización de las células de algas y la fotosíntesis en microespacios sintéticos ofrece un enfoque potencialmente benigno para el medio ambiente para la producción de hidrógeno que nosotros esperamos desarrollar en el trabajo futuro “.

El profesor Xin Huang del Instituto de Tecnología de Harbin agregó: “Nuestra metodología es fácil y debería ser capaz de ampliarse sin afectar la viabilidad de las células vivas. También parece flexible; por ejemplo, recientemente capturamos una gran cantidad de células de levadura en las gotitas y usamos los reactores microbianos para la producción de etanol ”.

Referencia: “Producción de hidrógeno fotosintético mediante microrreactores microbianos basados ​​en gotas en condiciones aeróbicas” por Zhijun Xu, Shengliang Wang, Chunyu Zhao, Shangsong Li, Xiaoman Liu, Lei Wang, Mei Li, Xin Huang y Stephen Mann, 25 de noviembre de 2020, Nature Communications .
DOI: 10.1038 / s41467-020-19823-5

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