La simbiosis entre las bacterias de los géneros Clostridium y Streptomyces permite la producción eficiente de hidrógeno a partir de residuos orgánicos, según ha descubierto la empresa española MyGEN. Su hallazgo se ha traducido en el desarrollo de un biorreactor cuya tecnología permite a estos microorganismos convivir con estabilidad en condiciones de bajo vacío. Mientras que el crecimiento de las Streptomyces genera biopelículas, el de Clostridium da lugar al mencionado hidrógeno, cuyo potencial como fuente de energía renovable ha motivado la selección del proyecto BioH2 en el Fondo de Emprendedores Fundación Repsol.

La combustión del hidrógeno genera agua como único subproducto y se puede convertir en electricidad de forma eficiente, por lo que su uso masificado como fuente de energía depende, actualmente, de su producción. Antes de la tecnología de MyGEN ya existían métodos para generarlo a partir de fuentes renovables, aunque poco eficientes a nivel económico. Por ello, de las 60 millones de toneladas de hidrógeno que se fabrican cada año, el 96% procede de combustibles fósiles no renovables, según asegura un estudio de International Journal of Hydrogen Energy.

Tan solo el otro 4% restante tiene un origen basado en fuentes renovables gracias a métodos como la electrólisis del agua y la producción biológica, dentro de la que se incluye la nueva tecnología de BioH2, que ha logrado aislar cuatro especies que producen hidrógeno en cantidades adecuadas a nivel industrial.

El proceso de MyGEN no requiere oxígeno ni luz, tan solo aguas residuales cuyos sustratos sirven de alimento para la bacteria Clostridium, que transforma polisacáridos en hidrógeno a través de un proceso de fermentación. El director de I+D de la compañía, Emiliano Díaz, explica la importancia del proyecto radica en transformar “residuos en energía sin necesidad de luz”.

La clave de BioH2 se encuentra, precisamente, en la simbiosis entre los dos géneros bacterianos: Clostridium y Streptomyces. El primero se encarga de la producción de hidrógeno gracias a una ruta metabólica conocida como fermentación oscura que, además de oscuridad, también requiere ausencia de oxígeno, pues les resulta letal. El otro protagonista, Streptomyces, fabrica unas microesferas donde quedan atrapadas las células de Clostridium. Díaz explica que esto “aumenta la eficacia del proceso”, ya que impide que se “escapen” las bacterias productoras de hidrógeno. Además, el metabolismo de Streptomyces elimina el oxígeno, por lo que la protección que ejerce sobre su compañera es doble.

Un problema asociado a las bacterias productoras de hidrógeno es que su capacidad de síntesis disminuye conforme la concentración de este elemento aumenta en su medio. Para evitarlo, el proyecto de Díaz incluye el diseño de un biorreactor que trabaja en condiciones de bajo vacío para extraer el hidrógeno generado y, así, evita la inhibición. Sin embargo, el equipo de MyGEN pretende que su consorcio bacteriano sea capaz de sobrevivir en otros biorreactores ya existentes.

En la hermandad bacteriana de BioH2, la producción de hidrógeno del sistema se estabiliza a partir de los siete días en el laboratorio, y Díaz no cree que a escalas mayores el tiempo cambie mucho. Un “muy buen dato” si se tiene en cuenta que otros procesos biológicos actuales necesitan varios meses para generarlo a nivel industrial.

El proyecto de MyGEN se encuentra actualmente en un nivel intermedio entre la escala de laboratorio y piloto. Díaz explica que su tecnología será “más barata” ya que no depende del petróleo, aunque admite que no se podrá calcular con exactitud el precio hasta alcanzar la fase piloto, cuando empiece la producción a un nivel semejante al industrial.

Ahorro energético

El proceso desarrollado por MyGEN también genera otros subproductos de utilidad, como acetato, butirato y etanol. Alcoholes y ácidos que, según Díaz, pueden emplearse posteriormente como “materia prima o combustible”. En cuanto al hidrógeno obtenido, además de para producir corriente eléctrica, también se emplea en la industria química para sintetizar diversas sustancias como amoníaco.

Además del reciclaje de los desechos empleados como materia prima durante el proceso, la producción biológica de hidrógeno posee otras ventajas. Por un lado, su bajo coste energético, ya que para obtenerlo a partir de gas natural se necesitan temperaturas superiores a los 850 °C, mientras que las bacterias lo hacen a entre 20 °C y 45 °C. Por otra parte, la baja liberación de gases de efecto invernadero, que pueden alcanzar los 11 kilos de CO₂ por cada kilo de hidrógeno cuando se genera a partir de metano.

Díaz opina que en el futuro la “integración” de todas las energías renovables será fundamental, y el hidrógeno debería jugar un “papel importante” en ella. Si BioH2 tiene éxito, podría aumentar el porcentaje de este gas que se obtiene de forma limpia, a la vez que disminuye la dependencia de fuentes no renovables.

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