Producen hidrógeno a través de fotosíntesis a partir de algas

Los científicos han construido pequeñas fábricas de microbios a base de gotitas 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 con sede en la Universidad de Bristol y el Instituto de Tecnología de Harbin en China se publican 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 alrededor de 10,000 células de algas en cada gota, que luego se apiñaron por compresión osmótica. 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 de microbios, generalmente de solo una décima de milímetro de tamaño, podrían prepararse en un mililitro de agua.

Para aumentar el nivel de desprendimiento de hidrógeno, el equipo recubrió los microrreactores vivos con una capa delgada de bacterias, que pudieron 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 Centro Max Planck para la Biología Mínima 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 futuro».

El profesor Xin Huang del Instituto de Tecnología de Harbin añadió: “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”.