L’hidrogen és l’element més abundant de la Terra. No obstant això, no es troba només en el planeta, sinó combinat per a formar aigua o hidrocarburs com el gas natural. Aquest últim és la principal font de l’hidrogen que s’utilitza hui com a combustible, però el procés genera contaminants. El repte és obtindre hidrogen ‘verd’, l’obtenció del qual siga neta. Així, un equip de l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat de València (UV), ha iniciat un projecte per a demostrar que uns bacteris modificats genèticament són capaços de produir hidrogen a partir d’aigua de la mar i residual amb la mateixa eficàcia que altres processos no contaminants.
L’hidrogen verd és un dels vectors clau per a la descarbonització del planeta. En l’actualitat s’obté per electròlisi de l’aigua, separant els seus components (hidrogen i oxigen) mitjançant un corrent elèctric produït per energia solar. No obstant això, dels 70 milions de tones d’hidrogen que es consumeixen menys de l’1% s’obté d’aquesta manera. La majoria de l’hidrogen que es consumeix és ‘gris’, que es produeix a partir del gas natural i genera 830 milions de tones de diòxid de carboni per any.
En aquest context, l’equip de Biologia Sintètica De Novo de l’I2SysBio liderat pel científic del CSIC Alfonso Jaramillo Rosers acaba d’iniciar un projecte d’investigació finançat amb 4,2 milions d’euros pel Consell Europeu d’Innovació (EIC) dins del programa Pathfinder, que dona suport a l’exploració d’idees audaces per a obtindre tecnologies noves. Amb ell pretén aportar una solució diferent a la producció d’hidrogen verd utilitzant el mecanisme que sustenta la vida en el planeta: la fotosíntesi. “La idea és dissenyar nous gens en bacteris per a transformar l’energia solar en hidrogen, alguna cosa que no succeeix en la naturalesa”, explica Jaramillo.
En la fotosíntesi natural, les plantes, les algues i alguns tipus de bacteris obtenen la seua energia combinant aigua i diòxid de carboni gràcies a la llum del sol. En aquest procés es produeix oxigen, que s’allibera l’atmosfera, i carbohidrats (sucres). No obstant això, la naturalesa ja ha descobert com produir hidrogen en un cert tipus d’algues (Chlamydomonas i Clostridium), les quals generen uns enzims (hidrogenasas) capaços de combinar els protons i electrons per a produir hidrogen. “El problema és que la producció d’hidrogen s’inhibeix per la presència de l’oxigen produït en la fotosíntesi”, apunta l’investigador del CSIC.
“La nostra solució es basa a redissenyar els gens de la fotosíntesi en els bacteris fotosintètics més estudiats (Synechocystis) perquè siguen capaços de crear un entorn anaeròbic adequat a la producció d’hidrogen amb hidrogenasas de les algues”, revela Jaramillo. “Això requereix tant introduir els gens d’hidrogenasas de les algues com modificar els gens existents del bacteri per a minimitzar els electrons es destinen al metabolisme. A més, a aquests bacteris se’ls afigen gens que els permetran tolerar l’aigua salada i residual, per la qual cosa no utilitzem aigua potable en el procés”, destaca el científic del CSIC.
Mètode més barat per a obtindre hidrogen verd
L’objectiu del projecte és també construir una planta industrial d’un nou tipus de panells solars consistents en bioreactors de 1.500 litres d’aigua allotjant els bacteris modificats genèticament. El projecte, que té una duració de 5 anys a partir d’octubre de 2022, compta amb la col·laboració d’investigadors de la Universitat d’Uppsala (Suècia), Porto (Portugal) i del Consell Nacional de la Investigació (CNR) de Florència (Itàlia). També participen empreses de Països Baixos i Nàpols, on es fabricaran els bioreactors.
Els investigadors pretenen desenvolupar una tecnologia capaç d’igualar el cost de produir hidrogen verd pel mètode actual d’electròlisi d’aigua mitjançant panells solars fotovoltaics. En la seua opinió, aquest sistema de bioreactors amb bacteris modificats genèticament serà una altra forma competitiva de generar hidrogen verd, escalable i amb menor cost, fins a 10 vegades menys que els mètodes emprats hui dia.
Més informació:
https://eic.ec.europa.eu/system/files/2022-04/PATHFINDER%20CHALLENGES%202021%20list%20of%20mailnlisted%20proposals-fv2.pdf
https://de-novo-sb.csic.es/
https://photosynh2.org
