Los métodos de producción de hidrógeno con tratamientos biológicos, se conocen como producción de hidrógeno biológico o biohidrógeno. Este enfoque se basa en el uso de microorganismos para descomponer materiales orgánicos y producir hidrógeno como subproducto. Los principales métodos de producción de hidrógeno con tratamientos biológicos son:
Fermentación oscura: En este proceso, los microorganismos, como bacterias anaeróbicas, descomponen materiales orgánicos en un ambiente sin luz (oscuridad). Durante la fermentación, los microorganismos producen enzimas que descomponen los sustratos orgánicos en productos intermedios, como ácidos orgánicos y alcoholes. Luego, otros microorganismos, como las bacterias fototróficas del hidrógeno, utilizan estos productos intermedios para producir hidrógeno en ausencia de luz.
Fermentación fototrópica: En este método, ciertas bacterias fotosintéticas, como las cianobacterias y las bacterias púrpuras no sulfuradas, utilizan la luz solar para llevar a cabo la fotosíntesis y producir hidrógeno como subproducto. Durante la fotosíntesis, estas bacterias capturan la energía solar y la utilizan para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.
Fermentación anaeróbica: En este proceso, se utilizan bacterias anaeróbicas para descomponer materiales orgánicos en un ambiente sin oxígeno. Estos microorganismos producen hidrógeno como producto final de la descomposición de la materia orgánica. La fermentación anaeróbica puede ocurrir en diferentes condiciones, como la digestión anaeróbica de residuos orgánicos en plantas de biogás.
Fermentación mixta: Este método implica el uso de una mezcla de diferentes microorganismos que trabajan en conjunto para descomponer materiales orgánicos y producir hidrógeno. La fermentación mixta puede combinar diferentes tipos de bacterias, cada una especializada en una etapa específica del proceso de producción de hidrógeno.
Estos métodos de producción de hidrógeno con tratamientos biológicos tienen el potencial de ser más sostenibles. Los colores del hidrógeno muestran su grado de contaminación o respeto con el medio ambiente en comparación con otros métodos de producción de hidrógeno. En este caso, se utilizan materiales orgánicos renovables como sustratos y producen hidrógeno como subproducto. Además, pueden integrarse con otras tecnologías de energía renovable, como la energía solar y la energía eólica, para reducir su contaminación y alcanzar el color verde tan deseado.
Investigación de hidrógeno con tratamientos biológicos
La Universidad de Cordoba ha informado sobre su investigación relativa a la producción de hidrógeno con tratamientos biológicos. La simbiosis entre algas y bacterias ha captado la atención de la comunidad científica. Esto es debido a su potencial para ofrecer una alternativa sostenible a los métodos convencionales de generación de este gas combustible. La clave radica en la relación de mutualismo entre estos organismos, donde tanto las algas como las bacterias se benefician de la asociación. Esta relación biológica genera hidrógeno y biomasa. Al mismo tiempo que realizan la limpieza de las aguas residuales en las que habitan.
El equipo de investigación BIO128 de la UCO ha llevado a cabo un estudio exhaustivo sobre la relación simbiótica entre algas y bacterias. Este ha resultado útil en la obtención de la producción más alta de hidrógeno verde registrada hasta la fecha en este tipo de asociaciones. Este enfoque innovador implica la generación simultánea de hidrógeno y biomasa durante el proceso de depuración de aguas residuales, aprovechando así los recursos naturales de manera eficiente.
El equipo de investigación ha identificado la eficacia de una asociación formada por un tipo específico de alga y tres cepas bacterianas. Estas bacterias, entre las que se incluyen Microbacterium forte, Bacillus cereus y Stenotrophomonas goyi, colaboran para facilitar la producción de hidrógeno y el crecimiento conjunto, generando biomasa que puede ser posteriormente aprovechada como recurso energético.
Una simbiosis muy beneficiosa para el medio ambiente
Además, se ha observado que ciertas bacterias, como Microbacterium forte y Stenotrophomonas goyi, requieren vitaminas específicas y fuentes reducidas de azufre para su crecimiento, nutrientes que presumiblemente son proporcionados por las algas del consorcio. Esta simbiosis beneficiosa no solo impulsa la producción de hidrógeno con tratamientos biológicos. También contribuye al crecimiento bacteriano. Además, en última instancia, sirve para la limpieza de las aguas residuales.
La investigación fue llevada a cabo por el equipo de la UCO. Destaca el potencial de la asociación de alga-bacteria como una estrategia innovadora para la producción sostenible de hidrógeno. Estos hallazgos ofrecen nuevas perspectivas para abordar los desafíos ambientales y energéticos mediante la utilización de recursos naturales y la mitigación de la contaminación de aguas residuales. Si bien se necesita más investigación para comprender completamente el funcionamiento de estos consorcios y optimizar su rendimiento, los resultados actuales son alentadores.
Declaraciones de los investigadores de hidrógeno con tratamientos biológicos
La investigadora Alexandra Dubini es autora del trabajo. Dubini ha comentado: “Este consorcio nace de una contaminación fortuita de un cultivo de Chlamydomonas en el laboratorio. Esto dio lugar al descubrimiento y secuenciación del genoma de dos bacterias nuevas Microbacterium forte y Stenotrophomonas goyi”.
Por otro lado, David González, ha explicado: “Nos dimos cuenta que el cultivo contaminado producía más hidrógeno que los que no lo estaban y, a partir de ahí, tiramos del hilo y vimos que había tres bacterias”. Además, dijo: “Este consorcio es mejor porque es más duradero, lo puedes cultivar y obtener durante mucho tiempo hidrógeno y biomasa a diferencia de otros consorcios.”
Por tanto, se trata de un avance en la búsqueda de métodos biológicos para producir hidrógeno verde. Pero también, de este trabajo, han salido los genomas de estas dos bacterias recién descubiertas.
Neda Fakhimi: “Nuestro enfoque también aprovecha el potencial de utilizar materiales de desecho como fuente de nutrientes, facilitando así la producción de biohidrógeno renovable y sostenible. Contando con la ventaja de que este consorcio tiene una producción de hidrógeno aproximadamente diez veces mayor que la de los anteriores”.
Fuente e imagen de cabecera: UCO
