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Bacterias de colores combinan aguas residuales y luz para generar energía limpia

Bacterias de colores combinan aguas residuales y luz para generar energía limpia



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Lo que acaba de tirar por el inodoro podría ser más útil de lo que pensaba. Los investigadores han descubierto que un tipo de bacteria púrpura puede descomponer los compuestos orgánicos que se encuentran en las aguas residuales y potencialmente convertirlos en energía.

Los compuestos orgánicos en las aguas residuales han sido objeto de estudios durante décadas. Los ingenieros han pasado décadas tratando de descubrir cómo extraer los elementos beneficiosos de las aguas residuales. Sin embargo, todavía no existe un método de extracción eficiente y las plantas de tratamiento los descartan como contaminantes.

Usando solo una ligera corriente eléctrica, esta bacteria fototrófica púrpura podría ser clave para descomponer los desechos.

"Uno de los problemas más importantes de las plantas de tratamiento de aguas residuales actuales son las altas emisiones de carbono", dijo el coautor Daniel Puyol de la Universidad Rey Juan Carlos, España. "Nuestro proceso de biorrefinería basado en la luz podría proporcionar un medio para recolectar energía verde de las aguas residuales, con cero huella de carbono".

¿De dónde vienen las bacterias violetas?

Cuando uno piensa en la fotosíntesis, a menudo lo que viene a la mente es el verde de la clorofila. Sin embargo, la clorofila se va durante el otoño para dejar matices amarillos, anaranjados y rojos.

Los investigadores señalaron que los pigmentos fotosintéticos vienen en diferentes colores y organismos. Ahí es donde entran en juego las bacterias fototróficas.

Las bacterias capturan energía en una variedad de pigmentos. Sin embargo, el metabolismo del organismo, no el color, llamó la atención de Puyol y del equipo. Las bacterias utilizaron moléculas orgánicas y gas nitrógeno en lugar de CO2 y H2O para la fotosíntesis.

Esa diferencia les da una ventaja sobre otras bacterias y algas fototróficas. También significa que pueden producir cualquier cosa, desde gas hidrógeno hasta proteínas y un tipo de poliéster biodegradable debido a ese metabolismo, según los investigadores.

"Las bacterias fototróficas de color púrpura son una herramienta ideal para la recuperación de recursos de los desechos orgánicos, gracias a su metabolismo altamente diverso", explicó Puyol.

Transformar residuos en biocombustible con una huella de carbono mínima

Los investigadores explicaron que uno de los beneficios más interesantes de descomponer las aguas residuales residuales es qué tan bajo es el gasto de energía que se necesita para hacerlo.

"Nuestro grupo manipula estas condiciones para ajustar el metabolismo de las bacterias púrpuras a diferentes aplicaciones, dependiendo de la fuente de residuos orgánicos y los requisitos del mercado", dijo el coautor, el profesor Abraham Esteve-Núñez de la Universidad de Alcalá, España. "Pero lo que es único en nuestro enfoque es el uso de una corriente eléctrica externa para optimizar la producción productiva de bacterias púrpuras".

Todo el sistema se denomina sistema bioelectroquímico y utiliza las vías metabólicas de las bacterias violetas para conectar los electrones. Al mejorar el flujo de electrones dentro de las bacterias, una corriente eléctrica puede acelerar la velocidad en que las bacterias sintetizan las aguas residuales.

"Esto demuestra que las bacterias violetas se pueden utilizar para recuperar biocombustibles valiosos de los orgánicos que se encuentran típicamente en las aguas residuales - ácido málico y glutamato de sodio - con una huella de carbono baja", informó Esteve-Núñez.

Puyol explicó en un comunicado que aún hay más margen de mejora:

“Uno de los objetivos originales del estudio era aumentar la producción de biohidrógeno donando electrones del cátodo al metabolismo de las bacterias púrpuras. Sin embargo, parece que las bacterias PPB prefieren usar estos electrones para fijar CO2 en lugar de crear H2.

"Recientemente obtuvimos fondos para perseguir este objetivo con más investigación y trabajaremos en esto durante los próximos años. Estén atentos para más ajustes metabólicos".


Ver el vídeo: Bacterias y algas para emitir luz sin consumir electricidad (Agosto 2022).