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Andina

Bióloga peruana estudia la capacidad de las bacterias para generar corriente eléctrica

Su aplicación es analizada para el tratamiento de aguas y la producción de energía

La bióloga peruana Silvia Sato forma parte de un equipo de investigación en la Universidad de Tsukuba (Japón) que analiza y busca mejorar el comportamiento de la bacteria Shewanella oneidensis,

07:00 | Lima, abr. 11.

Por: Sofia Pichihua

Algunos microorganismos pueden generar cierta corriente eléctrica y estudiar cómo puede reforzarse este potencial es un reto vigente para la comunidad científica. La bióloga peruana Silvia Sato forma parte de un equipo de investigación en la Universidad de Tsukuba (Japón) que analiza y busca mejorar el comportamiento de la bacteria Shewanella oneidensis, uno de los microorganismos que han demostrado una capacidad de transferir electrones hacia afuera de sus células y generar así una corriente eléctrica dentro de ciertos sistemas.

Silvia Sato, con una maestría en Microbiología en la Universidad Peruana Cayetano Heredia, señala a la agencia Andina que las bacterias Shewanella oneidensis se encuentran en el ambiente, principalmente en lagos, suelos o sedimentos marinos.

“Es un microorganismo que puede utilizar el oxígeno como aceptor final de electrones pero es, al estar en ambientes sin oxígeno y al usar otras moléculas, donde se aprovecha su potencial de generar una corriente eléctrica", explica.


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“La energía que se produce es muy baja aún y sigue siendo materia de investigación para verificar que pueda ser una fuente real de energía renovable, por ejemplo”, advierte la joven bióloga, becada por el gobierno japonés en marco del programa de ciencia de los materiales.

“(Los científicos) necesitamos adaptarnos al ciclo de vida de este microorganismo para llevar a cabo los experimentos. Hacemos los cultivos necesarios o también se puede trabajar con comunidades microbianas. Esa es la parte microbiológica de la investigación”, agrega.

¿Cómo logra generar energía?

Este microorganismo tiene la capacidad de transferir electrones desde su célula hacia los electrodos, a partir de la oxidación de los sustratos otorgados (en específico, lactato). Al modificarse los electrodos basados en carbono se logra mejorar la transferencia de electrones hacia éste, señala la investigadora del Laboratorio de Bioelectroquímica de la Universidad de Tsukuba.

Además, estas bacterias tienen la capacidad de fabricar biofilms (estructuras organizadas de una o más especies) en la superficie del electrodo y, al estar en contacto directo, los biofilms pueden transferir los electrones y crear un flujo hasta el electrodo. Finalmente, esta reacción se traduce en energía eléctrica.

Para su investigación utiliza técnicas electroquímicas para modificar los electrodos con mediadores Redox (molécula de origen natural o artificial que funciona como transportador de electrones y facilita su transferencia). De esta manera, se crean polímeros (moléculas de cadena) alrededor de los electrodos acelerando el proceso de transferencia, sin ser tóxicos para el microorganismo.

Hasta el momento, la investigación revela que los electrodos modificados dan una mejor respuesta que los electrodos sin ningún tratamiento previo, mientras que la corriente y el voltaje aumentan dependiendo del tipo de mediador utilizado.

Para verificar esto último se emplean pequeños reactores que se llaman "celdas de combustible microbianas" y se colocan dentro de las incubadoras a 30 grados centígrados, donde el microorganismo empieza a oxidar el sustrato y producir energía.

El equipo de investigación integrado por Sato realiza las mediciones de la corriente o voltaje usando dispositivos como electrómetros o potenciostatos/galvanostatos, los cuales permiten monitorear y analizar las reacciones que ocurren.

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Potencial en la producción de energía

La bióloga peruana, quien previamente fue becada para una pasantía en la Universidad de Gifu (Japón), destaca que también se ha estudiado el potencial de las celdas de combustible microbiano para el tratamiento de las aguas para su descontaminación.

Sin embargo, su mayor atractivo se vincula al acoplamiento del tratamiento de aguas con la producción de energía. Precisamente se evalúa si, con este tipo de estudios, se puede sustentar que las plantas de tratamiento de agua puedan ser autosostenibles si es que se obtuvieran los niveles adecuados de densidad de la corriente.

Por otro lado, también se ha analizado su aplicación como biosensores en algunos ambientes gracias a que hay una señal eléctrica. 

“Si hay algún contaminante en el ambiente que afecte a las bacterias en la transferencia de electrones, habrá un cambio en la corriente y esa señal sirve como alerta, por ejemplo. Hay investigaciones que se hacen para monitorear ciertos ambientes usando las celdas de combustible microbiano”, indica Sato, presidenta de la Asociación Académica Peruano Japonesa, fundada el 16 de marzo de 2013.

Finalmente, se estudia su uso en sistemas de electrocatálisis para “producir nuevos compuestos de interés como alcoholes o recuperar metales con valor en el mercado”.

Si bien la investigación no tiene como objetivo central producir energía de manera aplicada, el proceso ayudará a acelerar la transferencia y, por lo tanto, aprovechar al máximo el potencial de estas bacterias para la generación de electricidad. Con resultados positivos, esta investigación podría escalar a su aplicación.

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Publicado: 11/4/2022