Combustible y plásticos sin petróleo y menos contaminantes gracias a las bacterias “eléctricas”

Según la Federación Nacional de Biocombustibles de Colombia, en 2026 la demanda mundial de estos combustibles aumentará en un 28 %, lo cual equivaldría a una producción de 41.000 millones de litros, y la meta para 2021 era reducir cerca de 3,2 millones de toneladas de dióxido de carbono.

Reemplazar el petróleo en la fabricación de materiales como el plástico es una urgencia por la contaminación ambiental que genera su producción todos los días; por esta razón, un grupo de investigadores aprovechó el potencial de bacterias de suelos de cultivos como el tomate para producir un compuesto llamado 1,3-propanodiol (usado en la industria farmacéutica, cosmética, de plásticos, textil y de alfombras), y potenciaron su capacidad hasta en un 7 % gracias al envío de electricidad a estos microorganismos.

Las bacterias forman parte de la cadena de reciclaje en la naturaleza; esto quiere decir que se alimentan de residuos que encuentran en el suelo –como papa, tomate o arroz, entre otros alimentos– y pueden transformar estos restos en sustancias útiles con mayor valor agregado para que los productores de industrias –como la agrícola o de combustibles– más “naturales” (biocombustibles) puedan tener mayores ingresos.

Según la Federación Nacional de Biocombustibles de Colombia, en 2026 la demanda mundial de estos combustibles aumentará en un 28 %, lo cual equivaldría a una producción de 41.000 millones de litros, y la meta para 2021 era reducir cerca de 3,2 millones de toneladas de dióxido de carbono.

Hoy los compuestos como el 1,3-propanodiol se obtienen a partir de sustancias como el petróleo, pero parece haber una alternativa, que tiene un protagonista muy abundante y que no representa altos costos para la industria: el glicerol crudo, un compuesto que se genera en grandes cantidades cuando se está produciendo biodiesel, un combustible menos contaminante y sostenible; sin embargo este gran potencial no se aprovecha, y en cambio sus residuos sí terminan representando un riesgo para el medioambiente al ser vertidos o desechados.

Por lo anterior, el ingeniero químico Óscar Aragón Caycedo, doctor en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), evaluó cómo las bacterias de la especie Clostridium butyricum podrían utilizar el glicerol crudo para mejorar la producción de 1,3-propanodiol. Para ello utilizó electricidad como una forma de enviarles señales y corriente eléctrica a estos microorganismos, ya que se evidenció que cuando se enfrentan a esta situación empiezan a producir el compuesto deseado, pues de no hacerlo no pueden seguir creciendo.

Según el investigador, esto se da porque las bacterias tienen una serie de rutas celulares en las que interactúan los electrones que se envían desde la corriente eléctrica, y que, de no ser por el 1,3-propanodiol, no podrían seguir con su funcionamiento normal, lo que quiere decir que es un “salvavidas” de doble vía: tanto para las bacterias como para el medioambiente.

“Se encontró que esta cepa de Clostridium, que de hecho está presente en suelos de cultivos agrícolas a lo largo del país, puede mejorar esta producción hasta en un 7 %, lo que representaría un incremento para la producción en una industria que se espera valga cerca de 600 millones de dólares en los próximos años”, asegura el doctor Aragón.

El primer paso fue simular computacionalmente el efecto que tendría esta bacteria con la corriente eléctrica, que, como se dijo antes, es un puente de comunicación para que el microorganismo se comporte de la manera deseada. Esto se realizó gracias a modelos matemáticos que permitieron identificar si había un efecto en las rutas celulares que hacen que se produzca el 1,3-propanodiol.

Cómo explica el ingeniero Aragón, esta investigación involucró el análisis de 13 cepas nativas aisladas de suelos colombianos, que han sido estudiadas y caracterizadas por más de 15 años en el grupo de Bioprocesos y Bioprospección con la dirección de la profesora Dolly Montoya Castaño, rectora de la UNAL, y el profesor Gustavo Buitrago, fundadores del Instituto de Biotecnología de la Universidad.

Los microorganismos se tienen almacenados y vienen de distintas partes del país, lo cual también resulta promisorio y más sencillo para la industria biotecnológica, pues son bacterias que están presentes en los suelos de cada región del país.

A partir de los resultados de la simulación computacional se dio paso a probar este análisis en cultivos de dos de las cepas nativas que al parecer podían mejorar la producción.

“Se hicieron dos ensayos, uno en el que se ponía un reactor con dos electrodos (conductores eléctricos) tanto positivo como negativo, para ver cómo interactuaban en las bacterias; y por otro lado uno en el que se separaban estos electrodos para ver específicamente cómo los electrones, que son partículas con carga negativa, tenían un efecto en el microorganismo”, indica el investigador.

El segundo ensayo permitió que los niveles de producción del compuesto 1,3-propanodiol fueran mayores y más eficientes, y el experto asegura que el porcentaje de incremento de rendimiento obtenido (7 %) alcanzaría hasta un 10 o 12 % con mejoras en el diseño de los reactores y los microorganismos en investigaciones futuras.

Más información: agencianoticias@unal.edu.co

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