Teniendo en cuenta los costos de construir nueva infraestructura y adaptarnos a fuentes de energía desconocidas, no es probable que dejemos de usar combustibles fósiles en el corto plazo. ¿Cuál es la siguiente mejor solución? Hacer que los combustibles existentes sean más ecológicos y renovables.
Esa es la idea detrás del nuevo trabajo de científicos del Imperial College de Londres y de la Universidad de Turku en Finlandia, que apuntan a convencer a las bacterias fotosintéticas para convertir la luz solar en gas propano. La tecnología tiene un largo camino por recorrer antes de que sea comercialmente viable. Pero como primer paso, el equipo ha logrado engañar a E. coli, una bacteria que se encuentra en nuestro sistema digestivo, para crear pequeñas cantidades de propano listo para el motor.
Tradicionalmente, el propano se crea como un subproducto del procesamiento de gas natural y petróleo. Se elimina del gas natural para que el transporte a lo largo de las tuberías presurizadas sea más seguro, y las refinerías de petróleo lo producen cuando descomponen el petróleo en gasolina o petróleo para calefacción.
En un proceso de tres pasos, los científicos usaron enzimas para liberar primero los ácidos grasos en E. coli que normalmente se usan en la creación de membranas celulares. Uno de estos, el ácido butírico, se convirtió con otra enzima en butiraldehído, un derivado del butano. Finalmente, el equipo transformó el butiraldehído en propano. El equipo descubrió que estimular la enzima convertidora con electrones mejora el proceso.
Recientemente descrito en la revista Nature Communications, el proyecto se encuentra en sus primeras etapas. Pero Patrik R. Jones, uno de los autores del artículo, dice que el método es más simple que intentos similares de crear combustible con organismos vivos. La levadura o las bacterias desempeñan un papel en la producción de etanol a partir de azúcar o maíz, y las bacterias fotosintéticas diseñadas también crean diesel a partir de cultivos. El etanol ahora se agrega comúnmente a la gasolina en los Estados Unidos, gracias principalmente a los subsidios e incentivos del gobierno. Pero el biodiesel derivado de bacterias aún no ha tenido un uso generalizado, debido en gran parte a problemas continuos con los costos y la eficiencia.
"En el caso del biodiesel [fotosintético], hay muchos pasos en el proceso, y cada uno de estos pasos tiene una penalización en términos de eficiencia", dice Jones. "Si pudiéramos reducir el número de pasos, al menos teóricamente, podríamos tener un proceso más eficiente".
El enfoque en el propano en comparación con otros combustibles también simplifica el proceso, porque el propano se separa fácilmente de las células de los organismos debido a su estructura química compacta. El etanol, que se puede crear a partir del maíz, el azúcar y otros cultivos, debe separarse físicamente del agua en un proceso que requiere mucha energía. Los métodos actuales para cosechar combustible diesel a partir de algas implican abrir sus celdas y, al hacerlo, matar a los organismos que producen el combustible. Con propano, el combustible se puede separar sin destruir E. coli .
El propano es fácil de recolectar como gas, y aún más fácil de almacenar de manera segura que el hidrógeno, que es muy peligroso como gas, especialmente cuando se mezcla con aire. También se eligió, dice Jones, porque es fácil de licuar para el transporte y es compatible con la infraestructura existente. El propano se asocia principalmente con parrillas al aire libre en los Estados Unidos, pero también se utiliza para impulsar carretillas elevadoras y motores de embarcaciones. Los automóviles incluso se pueden convertir para funcionar con propano; El proceso es bastante común en el Reino Unido, donde los precios del gas son mucho más altos que en los Estados Unidos.
El equipo está utilizando E. coli en esta etapa porque es fácil trabajar con él, dice Jones. Pero eventualmente, los investigadores esperan trasplantar el proceso de E. coli a bacterias fotosintéticas para que la luz solar proporcione la energía para alimentar las células, en lugar de la dieta de nutrientes que requiere E. coli . Esto nuevamente reducirá el número de pasos en el proceso, pero queda mucho trabajo por hacer antes de que los científicos lleguen a ese punto.
"Solo los sistemas teóricamente perfectos o casi teóricamente perfectos tendrán alguna posibilidad de ser comercializados", dice Jones. "Es por eso que es importante tratar de alcanzar [un proceso] que funcione lo mejor posible". Por el momento, Jones estima que tendrán que producir 1, 000 a 5, 000 veces más combustible de su proceso antes de que la industria muestre interés. Y a partir de ese punto, tendría que llevarse a cabo más ingeniería y refinamiento antes de que pudiera ser comercialmente viable como una alternativa a los combustibles fósiles existentes.
"Algunos problemas radican en las enzimas que utilizamos", dice Jones. "Por lo tanto, será necesario buscar algunas enzimas alternativas o mejorar las enzimas que tenemos, y estos serán grandes proyectos por sí mismos".
Está claro que pronto no manejaremos automóviles o asaremos hamburguesas con propano producido por bacterias y el sol. Pero en un artículo del Imperial College de Londres, Jones dijo que espera que el proceso sea comercialmente viable en los próximos 5 a 10 años.
Incluso si esa estimación es generosa, la producción de propano con energía solar puede estar lista a tiempo para ayudar a acelerar el cambio de combustibles sucios a alternativas más amigables con el medio ambiente.
