Logran que bacterias generen electricidad a partir de aguas residuales

En un gran avance para el campo de la bioelectrónica, investigadores de la EPFL han mejorado la capacidad de la bacteria Escherichia coli para generar electricidad.

El enfoque innovador ofrece una solución sostenible para el procesamiento de residuos orgánicos al tiempo que supera a las tecnologías de vanguardia anteriores.

Este avance abre nuevos horizontes para la producción versátil de electricidad microbiana.

“Diseñamos la bacteria E. coli, el microbio más estudiado, para generar electricidad“, dice el profesor Ardemis Boghossian de la EPFL.

“Aunque existen microbios exóticos que producen electricidad de forma natural, sólo pueden hacerlo en presencia de sustancias químicas específicas.

E. coli puede crecer en una amplia gama de fuentes, lo que nos permitió producir electricidad en una amplia gama de entornos, incluso a partir de aguas residuales”.

La bacteria E. coli, un elemento básico de la investigación biológica, se ha aprovechado para generar electricidad mediante un proceso conocido como transferencia de electrones extracelulares (EET).

Los investigadores de la EPFL diseñaron la bacteria E. coli para que exhibiera EET mejorada, convirtiéndolas en microbios eléctricos altamente eficientes.

A diferencia de los métodos anteriores que requerían productos químicos específicos para la generación de electricidad, la E. coli modificada mediante bioingeniería puede producir electricidad mientras metaboliza una variedad de sustratos orgánicos.

Una de las innovaciones clave del estudio es la creación de una vía EET completa dentro de E. coli, una hazaña que no se había logrado antes.

Al integrar componentes de Shewanella oneidensis MR-1, una bacteria famosa por generar electricidad, los investigadores construyeron con éxito una vía optimizada que abarca las membranas interna y externa de la célula.

Esta novedosa vía superó enfoques parciales anteriores y permitió triplicar la generación de corriente eléctrica en comparación con las estrategias convencionales.

Es importante destacar que la E. coli diseñada exhibió un rendimiento notable en diversos entornos, incluidas las aguas residuales recolectadas de una cervecería.

Mientras los microbios eléctricos exóticos fallaban, la E. coli modificada prosperaba, mostrando su potencial para el tratamiento de residuos y la producción de energía a gran escala.

“En lugar de poner energía en el sistema para procesar residuos orgánicos, estamos produciendo electricidad mientras procesamos residuos orgánicos al mismo tiempo, ¡matando dos pájaros de un tiro!” dice Boghossian.

“Incluso probamos nuestra tecnología directamente en aguas residuales que recolectamos de Les Brasseurs, una cervecería local en Lausana.

Los microbios eléctricos exóticos ni siquiera pudieron sobrevivir, mientras que nuestras bacterias eléctricas diseñadas mediante bioingeniería pudieron florecer exponencialmente alimentándose de estos desechos”.

Las implicaciones del estudio se extienden más allá del tratamiento de residuos.

Al ser capaz de generar electricidad a partir de una amplia gama de fuentes, la E. coli diseñada puede utilizarse en pilas de combustible microbianas, electrosíntesis y biodetección, por nombrar algunas aplicaciones.

Además, la flexibilidad genética de la bacteria significa que puede adaptarse a entornos y materias primas específicos, lo que la convierte en una herramienta versátil para el desarrollo de tecnología sostenible.

“Nuestro trabajo es bastante oportuno, ya que los microbios bioeléctricos diseñados están superando los límites en cada vez más aplicaciones del mundo real“, dice Mouhib, autor principal del manuscrito.

“Hemos establecido un nuevo récord en comparación con el estado de la técnica anterior, que se basaba sólo en una vía parcial, y en comparación con el microbio que se utilizó en uno de los artículos más importantes publicados recientemente en este campo.

Con todos los esfuerzos de investigación actuales en este campo, estamos entusiasmados con el futuro de las bacterias bioeléctricas y no podemos esperar a que nosotros y otros impulsemos esta tecnología a nuevas escalas”.

Fuente: Cell