En el fondo del océano, los investigadores encontraron una bacteria muy especial. No solo consiguió generar electricidad comiendo metano, sino que la bacteria también produjo diminutos filamentos proteínicos que pueden conducir la electricidad.
Una de las principales razones del aumento de la temperatura global son las grandes cantidades de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano, que se liberan a la atmósfera. No hay suficientes plantas y árboles para procesar y almacenar todos los compuestos nocivos del carbono, lo que reduce la capacidad de la Tierra para funcionar como “sumidero de carbono” y aumenta aún más las temperaturas.
Sumideros de carbono atenuados
“Un sumidero de carbono es un bosque, océano u otro entorno natural que absorbe dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera y lo retiene en forma de madera, por ejemplo. Así, un sumidero de carbono retiene más compuestos que contienen carbono de los que emite. Con el aumento de las temperaturas globales, los microbios del suelo crecen más rápido y producen más CO₂ de lo normal. Las plantas terrestres utilizan el CO₂ para la fotosíntesis, pero no pueden mantener este ritmo. De este modo, el calentamiento global provocado por el hombre hace que se libere cada vez más CO₂ del suelo terrestre”, afirma el científico Nikhil S. Malvankar, de la Universidad de Yale, en una conversación.
Vientre microbiano
Una posible solución a este círculo vicioso podría ser otro tipo de microbio que no produjera gases de efecto invernadero, sino que llenara su vientre microbiano comiendo gas metano. “Algunos microbios de los sedimentos oceánicos que se alimentan de metano producen electricidad, pero se desconoce exactamente cómo funciona este proceso. Son muy difíciles de estudiar en el laboratorio, así que elegimos la bacteria Geobacter como modelo. Producen filamentos proteínicos microscópicos similares a los de los microbios que se alimentan de metano”, explica Malvankar. Su equipo de Yale investigó las sorprendentes propiedades de las bacterias productoras de electricidad y nanocables, que son muy similares a los microbios del fondo marino que se alimentan de metano.
Nanocables naturales
El equipo demostró anteriormente que los filamentos de proteínas son extremadamente conductores. No hay mejor ejemplo conocido en la naturaleza. Pero hasta ahora se desconocía cómo se fabrican, de qué están hechos exactamente y por qué son tan conductores. “Estos nanocables conducen la electricidad tan bien debido a la disposición única de las moléculas que contienen metales, denominadas compuestos hemo, que están en línea recta, creando una cadena apretada a lo largo de la cual viajan los electrones. Era algo asombroso de ver, nunca antes se había observado este proceso ni nadie había pensado siquiera que esto pudiera suceder. Estos nanocables son ultraestables gracias a su carga superficial negativa y a su capacidad para formar redes. Estos compuestos impiden que las sustancias que degradan las proteínas ataquen la superficie del nanocable, ya que suelen tener carga negativa y, por tanto, son repelidas”, explica Malvankar.
Cadenas de proteínas conductoras nudosas
“Por lo que sabemos, estas cadenas de proteínas son lo único que necesita Geobacter para convertir los residuos en electricidad. Además, algunas especies de nanocables pueden generar electricidad a través de la humedad ambiental. Esta forma de generar energía es eficaz y funciona durante meses. Hay grandes ventajas en comparación con la energía solar y eólica en términos de ubicación y riesgos medioambientales de la generación de energía”.
“Nanocables” producidos por Geobacter en respuesta a un campo eléctrico procedente de una biopelícula generadora de electricidad. Imagen: Sibel Ebru Yalcin. Diseño: Ella Maru Studio
Muchas Geobacter
Aún queda mucho por investigar para aplicar realmente estos conocimientos a la lucha contra el cambio climático, pero la técnica tiene un enorme potencial. Malvankar ya ha conseguido construir nanocables sintéticos manipulando bacterias. “Sigue siendo un misterio cómo es posible que los microbios sean a la vez los mayores productores y consumidores de gas metano”, afirma. Además de los microbios que se alimentan de metano y producen proteínas similares a los nanocables de Geobacter, también hay muchos microbios emisores de metano que cooperan con Geobacter y transmiten electricidad a través de los nanocables. Así que, en teoría, debería ser posible inhibir la producción de metano y fomentar su consumo, comprendiendo, controlando y manipulando mejor el flujo de energía en estos “nanocables”, afirma un entusiasmado Malvankar.
Procesos maravillosos
Su equipo seguirá acercándose a las escamas de Petri con buen ánimo para ver los trucos de la fascinante familia de microbios y, con suerte, ponerlos en práctica en el futuro. “El primer paso consiste en controlar totalmente el proceso de flujo en los nanocables. Entre otras cosas, tenemos que averiguar cómo es posible que los electrones se muevan con tanta rapidez y eficacia a través de estas cadenas de proteínas. También es importante entender qué tipos de nanocables producen estos microbios y cómo podemos llegar a utilizar estos maravillosos procesos biofísicos para combatir el cambio climático o generar electricidad de forma limpia”, concluye Malvankar.