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De las sobras a la energía
Enclavado en las tierras de cultivo que rodean el campus de la Universidad de California en Davis (UC Davis) hay un conjunto de cubas gigantes llenas de microbios hambrientos. Los insectos están devorando las sobras de la cafetería y los recortes de césped y convirtiéndolos en biogás, principalmente metano, que se puede quemar para generar electricidad o comprimir en líquido para impulsar vehículos especializados. Sin embargo, los científicos saben poco sobre los microbios productores de gas que viven dentro de los reactores. Pero un nuevo proyecto para secuenciar los genomas de los microbios podría cambiar eso, permitiendo a los investigadores descubrir cómo los insectos realizan sus tareas digestivas y sugiriendo nuevas formas de hacer biorreactores más productivos.
La secuenciación de estos organismos nos dará una mejor idea de quiénes son los jugadores para que podamos controlar mejor las condiciones o mejorar el diseño para mejorar aún más la conversión de desechos en biogás, dice Ruihong Zhang , el bioingeniero de UC Davis que desarrolló el sistema.
Los biorreactores similares, conocidos como digestores anaeróbicos, se utilizan comúnmente en las plantas de tratamiento de aguas residuales. El biorreactor de Zhang, sin embargo, es diferente porque está diseñado para trabajar con sólidos, como alimentos y desechos de jardín. Funciona de un 30 a un 50 por ciento más rápido que los sistemas convencionales y presenta una nueva forma prometedora de reducir los desechos de los vertederos, produciendo gas de combustión limpia en el proceso. (El gas natural, que se compone principalmente de metano, libera menos compuestos tóxicos al aire que la gasolina o los combustibles diesel).
Una unidad de demostración de tamaño industrial ha estado funcionando en UC Davis desde octubre pasado, convirtiendo ocho toneladas de desperdicios de restaurantes, sobras de cafeterías y recortes de césped en 300.000 a 600.000 litros de biogás al día, suficiente para alimentar aproximadamente 80 hogares. (En Davis, el gas se usa para electricidad y alimenta la planta de tratamiento de aguas residuales cercana).
Aún así, los científicos saben poco sobre los microbios que convierten los desechos en gas. En la naturaleza, los microbios que llevan a cabo la degradación de los desechos orgánicos y la generación de metano existen en una comunidad anaeróbica muy compleja, y los aislamientos individuales de la comunidad son difíciles de cultivar, dice Jim Bristow , jefe del programa de secuenciación comunitaria en el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía, en Walnut Creek, CA. Pero en los últimos dos años, los métodos de secuenciación de genes más rápidos y baratos han ofrecido a los microbiólogos una nueva herramienta para estudiar las comunidades microbianas. Los científicos pueden aislar el ADN de una gota de lodo del biorreactor y generar la secuencia de genes para toda la comunidad microbiana. El Joint Genome Institute utilizará este enfoque para secuenciar los genomas de los microbios en el digestor de Zhang el próximo año.
Los resultados deberían arrojar luz sobre los tipos de microbios que viven en el biorreactor y los tipos de genes que predominan. Los investigadores también podrán examinar cómo cambia la comunidad bajo diferentes temperaturas y acidez, lo que puede alterar drásticamente la eficiencia del sistema. Queremos comparar qué tipo de microbios hay en diferentes condiciones y tratar de averiguar por qué un [conjunto de condiciones] funciona mejor que el otro, dice Martin Wu , un genetista de UC Davis que dirigirá la parte de genómica del proyecto.
Zhang se ha asociado con Biosistemas de Onsight , una startup con sede en Davis, para comercializar el sistema. Ella dice que la tecnología ha despertado el interés de los productores de alimentos y los municipios.