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Un grupo de investigadores de la Universidad de Edimburgo desarrolla un nuevo proceso de hidrogenación carbono negativo al generar hidrógeno microbiano a partir de pan desperdiciado, lo que permitiría que se elimine la dependencia de los combustibles fósiles.
De esta manera, los científicos demuestran con este avance que es posible realizar reacciones de hidrogenación —una de las más utilizadas en la fabricación de productos cotidianos— sin recurrir al hidrógeno de origen fósil.
Actualmente, casi todo el hidrógeno industrial se obtiene a partir de gas natural, con altas emisiones de CO₂, temperaturas extremas y presiones elevadísimas. Por su parte, la hidrogenación está en todas partes. En la industria alimentaria permite transformar aceites vegetales líquidos en grasas más estables. Y en química fina y farmacéutica, es un paso esencial para sintetizar fármacos, polímeros, combustibles y materiales avanzados.
Tradicionalmente, estas reacciones requieren hidrógeno gaseoso producido a partir de combustibles fósiles, junto con catalizadores metálicos como níquel, paladio o platino, funcionando a cientos de grados y presiones comparables a las del fondo oceánico.
Este avance, publicado en la revista Nature Chemistry, explica cómo es posible integrar la biología con la catálisis metálica. El sistema aprovecha las rutas metabólicas nativas de la bacteria Escherichia coli para producir reactivos esenciales de forma sostenible.
En lugar de fabricar hidrógeno en una planta externa y transportarlo, el hidrógeno se genera dentro del propio sistema de reacción, gracias a bacterias vivas.
Una cepa común de E. coli se alimenta con azúcares extraídos de pan desechado y se cultiva en ausencia de oxígeno. En esas condiciones, las bacterias producen hidrógeno de forma natural. Al añadir en el mismo recipiente una pequeña cantidad de catalizador y el compuesto químico a transformar, ese hidrógeno microbiano impulsa la reacción de hidrogenación.
Los investigadores alimentan a estos microorganismos con restos de pan de molde o naan el cual previamente ha sido tratado con enzimas. Esta mezcla sirve como combustible para que las bacterias activen su complejo enzimático y liberen el gas necesario para reacciones químicas.
Todo ocurre en un único frasco sellado, cerca de temperatura ambiente y sin aporte externo de hidrógeno fósil. Además, uno de los aspectos más relevantes del estudio es su análisis completo del balance de carbono. Cuando el sistema se alimenta con pan que de otro modo acabaría en vertedero o incineradora, el resultado no es solo bajo en emisiones: puede ser carbono negativo.
Por un lado, se evita el uso de hidrógeno producido a partir de gas natural. Por otro, se revaloriza un residuo alimentario que, al degradarse, emitiría gases de efecto invernadero. El conjunto permite retirar más CO₂ equivalente del sistema del que se emite durante el proceso.
La clave del éxito está en los siguientes puntos extraídos del estudio:
Esta propuesta destaca porque las rutas tradicionales de obtención de hidrógeno emiten entre 15 y 20 kg de CO₂ por cada kilo de gas producido. La alternativa biotecnológica basada en bacterias y residuos orgánicos ofrece una vía de escape a la crisis de recursos naturales.
"Este trabajo demuestra cómo los metabolitos microbianos pueden ser generados, interceptados y metabólicamente multiplexados para soportar la catálisis de metales de transición", detallan los expertos de Escocia en Nature Chemistry.
El siguiente paso de los investigadores será escalar este modelo para que las plantas industriales dejen de quemar gas y empiecen a utilizar microorganismos.
Referencia: Universidad de Edimburgo
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