Bacterias convierten las aguas residuales en energía limpia

Las bacterias fototróficas púrpuras, que pueden almacenar energía de la luz, cuando se les suministra una corriente eléctrica pueden recuperar cerca del 100 % del carbono de cualquier tipo de residuo orgánico, mientras generan gas de hidrógeno para su uso como combustible.

Los compuestos orgánicos en aguas residuales domésticas y aguas residuales industriales son una rica fuente potencial de energía, bioplásticos e incluso proteínas para la alimentación animal, pero sin un método de extracción eficiente, las plantas de tratamiento los descartan como contaminantes.

Bacterias fototróficas púrpuras
Publicado en Frontiers in Energy Research, el presente estudio es el primero en demostrar que las bacterias fototróficas púrpuras, que pueden almacenar energía de la luz, cuando se les suministran una corriente eléctrica pueden recuperar cerca del 100% del carbono de cualquier tipo de residuo orgánico, mientras que generan gas hidrógeno para la producción de electricidad.

Estas bacterias captan la energía de la luz solar mediante una variedad de pigmentos, que les dan un tono naranja, rojo o marrón, así como púrpura. Pero es la versatilidad de su metabolismo, no su color, lo que los hace tan interesantes para los científicos.

El producto metabólico que predomina depende de las condiciones ambientales de la bacteria, como la intensidad de la luz, la temperatura y los tipos de sustancias orgánicas y nutrientes disponibles. El uso de una corriente eléctrica externa para optimizar la producción de bacterias púrpuras, un concepto conocido como "sistema bioelectroquímico", funciona porque las diversas vías metabólicas en las bacterias púrpuras están conectadas por una moneda común: los electrones. Por ejemplo, se requiere un suministro de electrones para capturar la energía de la luz, mientras que convertir el nitrógeno en amoníaco libera el exceso de electrones, que deben disiparse. Al optimizar el flujo de electrones dentro de las bacterias, una corriente eléctrica, proporcionada a través de electrodos positivos y negativos, como en una batería, puede delimitar estos procesos y maximizar la velocidad de síntesis.

Según los autores, este es el primer uso informado de cultivos mixtos de bacterias púrpuras en un sistema bioelectroquímico, y la primera demostración de cualquier metabolismo de cambio de fotótrofos debido a la interacción con un cátodo. Capturar el exceso de CO2 producido por las bacterias púrpuras podría ser útil no solo para reducir las emisiones de carbono, sino también para refinar biogás a partir de desechos orgánicos para su uso como combustible.