Y en vez de fabricar etanol, se fabricarán combustibles como el diesel, que se puede vender y distribuir fácilmente a lo largo de la infraestructura existente.
La idea consiste en fabricar combustibles líquidos utilizando organismos capaces de convertir el dióxido de carbono en moléculas orgánica sin utilizar la fotosíntesis, afirma Arun Majumdar, director de Arpa-e. Los mecanismos que utilizan estos organismos podrían ser más eficientes que la fotosíntesis, afirma.
Los métodos basados en la fotosíntesis se clasifican en dos categorías. El más común es cultivar plantas y después usar levaduras u otros organismos para fermentar los azúcares de las plantas y producir combustibles—como ocurre con la conversión de maíz en etanol. El otro método consiste en utilizar organismos fotosintéticos para crear combustibles de forma más directa. Esto podría requerir el uso de algas que fabriquen aceites que más tarde puedan ser procesados y convertidos en biocombustibles, o incluso la experimentación con microorganismos que fabriquen la gasolina u otro tipo de hidrocarburos directamente.
Uno de los métodos no fotosintéticos que podría subvencionar Arpa-e consiste en el emparejamiento de organismos con células solares. Una investigación reciente sugiere que algunos microorganismos son capaces de utilizar la electricidad para formar moléculas orgánicas, tales como el metano, afirma Bruce Logan, profesor de ingeniería medioambiental en la Universidad del Estado de Pennsylvania. Estos microorganismos se podrían transformar para que fabriquen combustibles líquidos.
Un segundo método no fotosintético requiere el uso de microorganismos tales como extremófilos. Estos microorganismos viven en ambientes extremos, tales como las aguas calientes y ácidas. Al contrario que las plantas y las algas, estos organismos no utilizan la luz como fuente de energía, puesto que viven en lugares oscuros. Tampoco obtienen energía a partir de moléculas orgánicas, tales como los azúcares, puesto que no las tienen a su disposición. En vez de ello, obtienen energía de otras fuentes, tales como los sulfuros de metal. Tampoco utilizan materia orgánica para fabricar proteínas ni lípidos, y en vez de ello utilizan moléculas inorgánicas, como el dióxido de carbono.
Estos organismos se llevan estudiando desde hace tiempo por las enzimas que producen, puesto que estas enzimas son capaces de sobrevivir a altas temperaturas, y por tanto podrían ser útiles para los procesos industriales. Sin embargo en los años recientes, el acceso de los investigadores a los genomas de los organismos les ha permitido identificar las vías metabólicas completas—series de reacciones que llevan a cabo los organismos—para convertir el dióxido de carbono en varias moléculas orgánicas. Puede que sea posible modificar estas vías para que los organismos produzcan combustibles.
nUno de estos organismos es conocido como Metallosphaera sedula, afirma Robert Kelly, director del programa de biotecnología del Estado de Carolina del Norte. A menudo se encuentra localizado en minas. “Hace que el sulfuro de metal se oxide, y es así como obtiene energía y electrones para los procesos celulares,” afirma. Estos organismos producen unas moléculas orgánicas que hasta ahora se han estado utiliando para fabricar butanol y otros combustibles líquidos.
Existen una gran cantidad de retos a la hora de hacer que el proceso de bioquímica sea factible. Sin embargo Eric Toone, el director de proyecto a cargo del programa de electrocombustibles, cree que merece la pena intentarlo, puesto que la fotosíntesis no es una forma demasiado eficiente para crear combustibles. “¿Esto va a ser más eficiente que la fotosíntesis? No tengo ni idea,” afirma. “Sin embargo la única forma de descubrirlo es intentándolo. Hay mucho por investigar. No es un área que haya sido investigada como ruta posible hacia los biocombustibles. Y eso es lo que se supone que Arpa-e tiene que hacer—intentar cosas nuevas.”
El programa de electrocombustibles de Arpa-e no estará limitado a métodos que utilicen organismos, afirma Majumdar. Lo principal es encontrar alte ativas a la fotosíntesis. Otro método consiste en utilizar energía solar y catalizadores inorgánicos para crear combustible a partir del agua y el dióxido de carbono, un método denominado como fotosíntesis artificial.