CSIC lidera un proyecto europeo para tener hidrógeno verde a partir de bacterias

Valencia, España. 

Un equipo del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), lidera un proyecto europeo para conseguir que unas bacterias modificadas genéticamente produzcan hidrógeno utilizando agua no potable.

Se trata de la iniciativa «EIC Pathfinder», dotada con más de 4 millones de euros, que cuenta con la participación de científicos y empresas de Suecia, Portugal, Italia y Países Bajos, informa el CSIC.

En busca del hidrógeno verde 

El hidrógeno, explica, es el elemento más abundante de la Tierra, pero no se encuentra solo en el planeta sino combinado para formar agua o hidrocarburos como el gas natural.

Este último es la principal fuente del hidrógeno que se utiliza hoy como combustible, pero el proceso genera contaminantes, y el reto es obtener hidrógeno «verde», cuya obtención sea limpia.

El hidrógeno verde es uno de los vectores clave para la descarbonización del planeta y en la actualidad se obtiene por electrólisis del agua. Lo anterior, separando sus componentes (hidrógeno y oxígeno) mediante una corriente eléctrica producida por energía solar.

Sin embargo, de los 70 millones de toneladas de hidrógeno que se consumen menos del 1 % se obtiene de esta forma. Además, la mayoría del hidrógeno que se consume es «gris», producido a partir del gas natural, que genera 830 millones de toneladas de dióxido de carbono por año.

Obtener hidrógeno a partir de la fotosíntesis

El equipo de Biología Sintética De Novo del I2SysBio, liderado por el científico del CSIC Alfonso Jaramillo, acaba de iniciar un proyecto de investigación financiado con 4,2 millones de euros por el Consejo Europeo de Innovación (EIC). Lo anterior, dentro del programa Pathfinder, que apoya la exploración de ideas audaces para obtener tecnologías nuevas.

Con él pretende aportar una solución distinta a la producción de hidrógeno verde, utilizando el mecanismo que sustenta la vida en el planeta: la fotosíntesis.

«La idea es diseñar nuevos genes en bacterias para transformar la energía solar en hidrógeno, algo que no sucede en la naturaleza«, explica Jaramillo.

En la fotosíntesis natural, las plantas, las algas y algunos tipos de bacterias obtienen su energía combinando agua y dióxido de carbono gracias a la luz del sol, y en este proceso se produce oxígeno, que se libera a la atmósfera, y carbohidratos (azúcares).

Hidrógeno en algas 

Sin embargo, la naturaleza ya ha descubierto cómo producir hidrógeno en un cierto tipo de algas (Chlamydomonas y Clostridium), las cuales generan unas enzimas (hidrogenasas) capaces de combinar los protones y electrones para producir hidrógeno.

«El problema es que la producción de hidrógeno se inhibe por la presencia del oxígeno producido en la fotosíntesis», apunta el investigador del CSIC.

«Nuestra solución se basa en rediseñar los genes de la fotosíntesis en las bacterias fotosintéticas más estudiadas (Synechocystis), para que sean capaces de crear un entorno anaeróbico adecuado a la producción de hidrógeno con hidrogenasas de las algas», revela Jaramillo.

«Ello requiere tanto introducir los genes de hidrogenasas de las algas como modificar los genes existentes de la bacteria para minimizar los electrones se destinen al metabolismo. Además, a estas bacterias se les añaden genes que les permitirán tolerar el agua salada y residual, por lo que no utilizamos agua potable en el proceso», destaca el científico.

Objetivo principal 

El objetivo del proyecto es también construir una planta industrial de un nuevo tipo de paneles solares consistentes en biorreactores de 1.500 litros de agua alojando las bacterias modificadas genéticamente.

Los investigadores pretenden desarrollar una tecnología capaz de igualar el coste de producir hidrógeno verde por el método actual de electrólisis de agua mediante paneles solares fotovoltaicos.

En su opinión, este sistema de biorreactores con bacterias modificadas genéticamente, será otra forma competitiva de generar hidrógeno verde, escalable y con menor coste, hasta 10 veces menos que los métodos empleados hoy día.