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miércoles, 7 de diciembre de 2011

Bacterias y energía.

   Las bacterias son microorganismos unicelulares, y son los organismos más abundantes de todo el planeta. Crecen en todos los hábitats terrestres, en todas partes. Desde los desiertos hasta los mares. Incluso resisten las condiciones del espacio exterior. Son los organismos más resistentes. En cada gramo de tierra, se pueden encontrar decenas de millones de ellas...

Bacterias E. Coli (x15000)
La primera idea de la existencia de estos microorganismos, emergió en una enciclopedia médica de 14 volúmenes, llamada "El Canon de medicina", escrita en 1020 por el médico musulmán Avicena. Evidentemente la idea que existía por aquel entonces, era una idea difusa basada en el pensamiento y no en la observación, ya que no existían medios suficientes como para poder profundizar en el tema.
Foto de Anton van Leeuwenhoek. 
Hubo que esperar casi 700 años para poder observarlas por primera vez (1683). El honor estuvo en las manos de Anton van Leeuwenhoek, científico de los Países Bajos, quien consiguió realizar estas observaciones con microscopios construidos por el mismo.
Otro gran impulso al estudio de las bacterias, llegó a mano de  Louis Pasteur, quien en 1859, derribó la teoría de la "generación espontánea".
Con el paso de los años, los estudios se fueron haciendo más rigurosos, y se le fueron atribuyendo a las bacterias numerosas propiedades que incitan un gran interés en la actualidad.
En el panorama de las energías renovables, están cobrando un papel de gran interés en la obtención de biocombustible: El etanol (alcohol etílico: C2H6O)


Astillas de madera para crear etanol.
Actualmente, el país más volcado en la generación de este biocombustible, es sin duda alguna EEUU.
En 2007, la empresa Range Fuels, atrajo millones de dolares de capital privado para la construcción de una planta de este biocombustible. Su objetivo, transformar 1000 toneladas diarias de astillas de madera y otros desechos en más de un millón de litros de etanol. El resultado, fue un fracaso absoluto. La conversión de biomasa en carburante resultó ser más difícil de lo que preveían y las ventas prácticamente nulas debido a la dificultad de competir en precio y prestaciones con la gasolina. En resumen: Grandes inconvenientes.
Lo mismo pasa con el etanol obtenido a partir del maíz. Se ve acorralado ante la necesidad de consumir entorno al 40% de la cosecha nacional, lo que provoca un aumento en el precio de los alimentos. (En 2010 se generaron  50.000 millones de litros de etanol en EEUU)


Otros métodos mejor planteados son utilizar la cáscara y el tallo del maíz en vez de la parte comestible, la caña de azúcar, producir combustibles líquidos a partir de algas o, donde entran en juego las bacterias, crear microorganismos manipulados genéticamente que segreguen hidrocarburos.
Recientemente en EEUU, se ha transformado la bacteria E.Coli (la encargada de la síntesis de insulina) en una productora que, recibiendo radiación solar, CO2 y agua, da como resultado diferentes hidrocarburos, entre ellos biodiésel. Esta bacteria, se alteró de tal forma que expulsa el aceite de manera que no hay que matarla para extraerlo. El aceite generado, flota en lo alto de la cuba donde se encuentran las bacterias, por lo que se puede retirar con facilidad para su posterior refinado. Esta bacteria presenta un crecimiento 3 veces superior al de la levadura y una capacidad de resistencia sorprendente para desarrollarse en ambientes extremos.
De momento se ve completamente imposible que este tipo de generación pueda reemplazar al petróleo. Pero tienen expectativas de que con el tiempo e invirtiendo el capital suficiente, se pueda frenar el aumento desmesurado de la demanda del combustible fósil.
Hay que tener en cuenta que un litro de metano tan solo aporta dos tercios de la energía que aportaría un litro de gasolina. Y sumándole que el ahorro de emisiones de CO2 a la atmósfera es más bien poco, hace que no se vea como el sustituto perfecto.

   Estos últimos días me he encontrado con un invento muy interesante en el que también se emplean bacterias para su funcionamiento. Se trata de una micropila bacteriana, y se considera la generadora de bioelectricidad más pequeña del mundo hasta el momento. Ha sido construida empleando la tecnología de microfluídos y una de las ventajas del uso de esta tecnología es que cualquier reacción química en un microfluido se desarrolla más rápidamente. Como pila que es,  su objetivo es generar corriente eléctrica, y por lo tanto, tendrá que tener un ánodo y un cátodo.

Pila bacteriana
Es aquí donde entra en juego la bacteria Shewanella Oneidensis (bacteria marina), la cual coloniza el ánodo creando una película (biofilm) sobre su superficie. Este ánodo está inmerso en un líquido que posee nutrientes para que la bacteria desarrolle su metabolismo. En el metabolismo bacteriano, se producen electrones mediante una reacción redox (obtención de ATP), que van a parar al cátodo, cerrando por lo tanto el circuito eléctrico. La electricidad que puede producir esta pila, es muy baja, (del orden de 7000 veces menos que una pila tipo AA) lo que imposibilita su comercialización para el funcionamiento de equipos electrónicos. Sin embargo el interés de esta pila reside más allá de la macroescala, y se centra en el futuro diseño de chips.


Shewanella Oneidensis.

   Las bacterias nos rodean día a día, y a veces, nos acabamos olvidando de sus utilidades y tan solo pensamos en ellas como propagadoras de enfermedades. Es cierto que cada año mueren miles de personas en todo el mundo por contagios bacterianos, y eso es difícil de remediar por el momento. Sin embargo, también es verdad que sin ellas la vida sería imposible.
En manos de los científicos queda la labor de buscar nuevas tareas que puedan ser asignadas a estos microorganismos, que, mejorados genéticamente, pueden llegar a ser una fuente productiva de energía a gran escala.




Fuentes:

[wiki]
[microbiologia]
[IyC]
[foto]









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