Un proyecto europeo explora una solución para producir hidrógeno verde a partir de bacterias

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), ha iniciado un proyecto para demostrar que unas bacterias modificadas genéticamente son capaces de producir hidrógeno a partir de agua del mar y residual con la misma eficacia que otros procesos no contaminantes.

El hidrógeno verde es uno de los vectores clave para la descarbonización del planeta. En la actualidad se obtiene por electrólisis del agua, 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. La mayoría del hidrógeno que se consume es gris, es decir, que se produce a partir del gas natural y genera 830 millones de toneladas de dióxido de carbono por año.

En este contexto, el equipo de Biología Sintética De Novo del I2SysBio, liderado por el científico del CSIC Alfonso Jaramillo Rosales, acaba de iniciar un proyecto de investigación financiado con 4,2 millones de euros por el Consejo Europeo de Innovación (EIC) 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.

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. En este proceso se produce oxígeno, que se libera a la atmósfera, y carbohidratos (azúcares). Sin embargo, la naturaleza ya ha descubierto cómo producir hidrogeno 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.

La 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. Ello requiere tanto introducir los genes de hidrogenasas de las algas como modificar los genes existentes de la bacteria. Además, a estas bacterias se les añaden genes que les permitirán tolerar el agua salada y residual, por lo que no se utiliza agua potable en el proceso.

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 que alojen las bacterias modificadas genéticamente. El proyecto, que tiene una duración de cinco años a partir de octubre de 2022, cuenta con la colaboración de investigadores de la Universidad de Uppsala (Suecia), Oporto (Portugal) y del Consejo Nacional de la Investigación (CNR) de Florencia (Italia). También participan empresas de Países Bajos y Nápoles, donde se fabricarán los biorreactores.

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.