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Nuevas bioenergías basadas en bacterias

Científicos de la Universidad de Exester han desarrollado un método para hacer que las bacterias produzcan diesel bajo demanda. Aunque la tecnología todavía se enfrenta a muchos desafíos significativos de comercialización, el combustible diesel, producido por cepas especiales de la bacteria E. coli, es casi idéntico al carburante diesel convencional y por lo tanto no necesita ser mezclado con productos derivados del petróleo como se requiere a menudo por los biodiesel derivados de aceites vegetales.

Esto significa que el diesel bacteriano puede ser utilizado como suministro en la infraestructura existente porque los motores, los oleoductos y los depósitos no necesitan ser modificados. Los biocombustibles con estas características se denominan “drop-in”.

El profesor John Love del departamento de Biociencias de la Universidad de Exeter, afirmó: “La producción de biocombustible comercial que se puede utilizar sin necesidad de modificar los vehículos ha sido el objetivo de este proyecto desde el principio. La sustitución de diesel convencional con un biocombustible de carbono neutral en volúmenes comerciales sería un gran paso hacia el cumplimiento de nuestro objetivo de una reducción del 80% en las emisiones de gases de efecto invernadero para el año 2050. La demanda mundial de energía va en aumento y un combustible que es independiente tanto de las fluctuaciones del precio del petróleo a nivel mundial y la inestabilidad política es una perspectiva cada vez más atractiva “.

La bacteria E. coli transforma de forma natural azúcares en grasa para construir sus membranas celulares. Así, se pueden crear moléculas de aceite combustible sintético mediante el aprovechamiento de este proceso de producción de aceite natural. La fabricación a gran escala utilizando E. coli como catalizador es ya habitual en la industria farmacéutica y, aunque el biodiesel se produce actualmente en pequeñas cantidades en el laboratorio, el trabajo continuará para ver si esto puede ser una vía comercial viable para aplicarlo a combustibles.

La biotecnología avanzada para crear las moléculas de hidrocarburos específicos seguirán siendo una gran demanda en el futuro, aunque la tecnología todavía se enfrenta a varios obstáculos para la comercialización. Mediante la experimentación con este nuevo método de creación de biocombustibles, junto con otras tecnologías inteligentes propias de las Smart Cities, será posible ayudar a afrontar los retos de limitar el aumento de las emisiones de dióxido de carbono al tiempo que responde a la creciente demanda mundial de combustibles para el transporte.

Mejorando los biocombustibles actuales

La demanda de combustible para el transporte actualmente representa el 60% de la producción mundial de petróleo y se prevé que aumente desde los 85 millones de barriles por día en 2007 a 104 millones de barriles por día en 2030 a causa de una combinación de crecimiento de la población, la industrialización y el aumento del desarrollo. Por otra parte, la mayor parte de la producción de petróleo crudo se encuentra cada vez más en las regiones de inseguridad global, lo que lleva a las interrupciones episódicas en la oferta del mercado y el aumento de los costos de combustible. Por último, el sector del transporte es la segunda mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero y un objetivo políticamente aceptable para los mandatos de las emisiones de CO2: dentro de la Unión Europea, los carburantes al por menor están obligados a contener al menos un 5% de biocombustible renovable, llegando a 10% 2020, con normativas de mezcla similares promulgadas en los Estados Unidos, China y Brasil.

En la actualidad, los biocombustibles al por menor caen en dos categorías: los Alcoholes y el Biodiesel. Los Alcoholes (predominantemente de etanol) se mezclan con la gasolina (gasolina), y el Biodiesel (ácidos grasos (AG) alquil ésteres y aceites vegetales hidrogenados) se mezclan con los gasóleos de automoción (diesel).

Estos biocombustibles, sin embargo, implican considerables costos de procesamiento y control de calidad de las aguas y no son totalmente compatibles con el mercado masivo y de alto rendimiento de los motores modernos, de baja emisión. El simple aumento de la proporción de biocombustible actual de destilado de petróleo en combustibles al por menor presenta desafíos significativos para todo el sector del transporte. Sin una infraestructura costosa y la remodelación de los motores, la relación máxima en la mezcla de biocombustible para petróleo destilado es de entre 10% y 20%. En consecuencia, sin un cambio dramático en la tecnología de los vehículos y la infraestructura de suministro de combustible, el 80-90% de la demanda de combustible para el transporte no se puede cumplir a través de la sustitución de los combustibles derivados del petróleo con los biocarburantes disponibles actualmente.

Ciudades iluminadas también con bacterias

El proyecto Glowee también utiliza la biotecnología para obtener energía de las bacterias, en este caso como fuente alternativa a la electricidad gracias a la bioluminiscencia, una reacción química regulada por un gen, que permite a ciertos organismos vivos producir luz natural.

Más del 90% de los organismos marinos son bioluminiscentes, como algas, medusas, calamares o camarones.

Esta luz que viene directamente de la naturaleza, en el cruce de la biomimética y la biología sintética, emite además muy baja contaminación lumínica y CO2, pues no se necesitan infraestructuras o cualquier material adicional —las lámparas sólo requieren procesos simples como termoformado o la impresion 3D—o de energía de otro tipo. Por otra parte, su luz es fría, lo que significa que toda la energía generada se utiliza en el proceso de producción de luz.

Las bacterias crecen de manera exponencial, con infraestructuras muy básicas. Utiliza los genes que codifican la bioluminiscencia en las bacterias que viven en simbiosis con los calamares. Se insertan en bacterias comunes que no son tóxicas ni patógenas. Una vez que han diseñado y cultivado esas bacterias, se encapsuladn en una urna transparente junto con un medio compuesto por los nutrientes que necesitan para vivir y hacer la luz.

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Fuente: PNAS