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Hidrógeno de las algas
Las algas son una fuente prometedora de biocombustibles: además de ser fáciles de cultivar y manipular, algunas variedades son ricas en aceite similar al producido por la soja. Las algas también producen otro combustible: hidrógeno. Producen una pequeña cantidad de hidrógeno de forma natural durante la fotosíntesis, pero Anastasios Melis , profesor de biología vegetal y microbiana en la Universidad de California, Berkeley, cree que las versiones modificadas genéticamente de los diminutos organismos verdes tienen una buena oportunidad de ser una fuente viable de hidrógeno.
Poder de las algas: Mientras que las algas verdes regulares absorben la mayor parte de la luz que cae sobre ellas (derecha), las algas diseñadas para tener menos clorofila dejan pasar algo de luz (izquierda). Cuando se cultivan en grandes biorreactores abiertos en cultivos densos, las algas deficientes en clorofila permitirán que la luz solar penetre en las capas más profundas de algas y, por lo tanto, utilizarán la luz solar de manera más eficiente.
Melis ha creado algas mutantes que aprovechan mejor la luz solar que sus primos naturales. Esto podría aumentar el hidrógeno que producen las algas en un factor de tres. También impulsaría la producción de aceite de las algas para biocombustibles.
El nuevo hallazgo será importante para maximizar la producción de hidrógeno en biorreactores comerciales a gran escala. En un laboratorio, dice Melis, [hacemos] cultivos de baja densidad y tenemos botellas delgadas para que la luz penetre por todos lados. Debido a esto, las células usan toda la luz que les cae. Pero en un biorreactor comercial, donde los cultivos densos de algas se esparcen en estanques abiertos bajo el sol, las capas superiores de algas absorben toda la luz solar pero solo pueden usar una fracción de ella.
Melis y sus colegas están diseñando algas que tienen menos clorofila para que absorban menos luz solar. Eso significa que penetra más luz en las capas más profundas de algas y, finalmente, más células utilizan la luz solar para producir hidrógeno.
Los investigadores manipulan los genes que controlan la cantidad de clorofila en los cloroplastos de las algas, los órganos celulares que son los centros de la fotosíntesis. Cada cloroplasto tiene naturalmente 600 moléculas de clorofila. Hasta ahora, los investigadores han reducido este número a la mitad. Planean reducir aún más el tamaño, a 130 moléculas de clorofila. En ese momento, los cultivos densos de algas en grandes biorreactores producirían tres veces más hidrógeno de lo que producen ahora, dice Melis.
Si puede aumentar la productividad diluyendo la [clorofila], afectará a cualquier producto que fabrique, dice Rolf Mehlhorn , tecnólogo energético del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Las algas que usan la luz solar de manera más efectiva producirían más aceite, dice. Empresas emergentes como Solix Biofuels, con sede en Fort Collins, CO, y LiveFuels, con sede en Menlo Park, CA, están tratando de extraer aceite de las algas; el aceite se puede refinar para producir diesel y combustible para aviones.
El proceso aún está al menos a cinco años de su uso para la generación de hidrógeno. Los investigadores primero tendrán que aumentar la capacidad de las algas para producir hidrógeno. Durante la fotosíntesis normal, las algas se enfocan en usar la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa, liberando oxígeno en el proceso. Solo alrededor del 3 al 5 por ciento de la fotosíntesis conduce a hidrógeno. Melis estima que, si toda la capacidad de fotosíntesis de las algas pudiera dirigirse hacia la producción de hidrógeno, se podrían producir comercialmente 80 kilogramos de hidrógeno por acre por día.
Es posible que no sea posible cambiar el 100 por ciento de la fotosíntesis de las algas por hidrógeno. La regla general es que si lo llevamos al 50 por ciento, sería económicamente viable, dice Melis. Con un 50 por ciento de capacidad, un acre de algas podría producir 40 kilogramos de hidrógeno por día. Eso llevaría el costo de producción de hidrógeno a $ 2.80 el kilogramo. A este precio, el hidrógeno podría competir con la gasolina, ya que un kilogramo de hidrógeno equivale en energía a un galón de gasolina.
En 2000, Melis, trabajando con investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), descubrió que privar a las algas de nutrientes de azufre obligaba a las células a producir más hidrógeno. Los investigadores solo pudieron privar a las algas de azufre durante unos días seguidos, pero durante ese tiempo, alrededor del 10 por ciento de la capacidad fotosintética de las algas se destinó a producir hidrógeno.
Los investigadores de NREL están progresando en el aumento de la eficiencia de la producción de hidrógeno, según el investigador principal Michael Seibert . Ahora pueden obligar a las algas a generar hidrógeno durante un máximo de tres meses, en lugar de unos pocos días. Seibert espera que las algas recortadas con clorofila de Melis sean útiles cuando el proceso se transfiera a grandes biorreactores. Sin embargo, hasta que los investigadores de NREL prueben las algas mutantes, él dice que puede ser demasiado pronto para saberlo.