Científicos de la Universidad de Washington crean nuevo electrobiodiésel a partir de CO2 > 45 veces más eficiente y con emisiones negativas

El nuevo proceso alcanza una eficiencia solar-molécula del 4,5 %, significativamente superior al menos del 1 % de la fotosíntesis natural.

Biodiésel electro-biotecnológico: una alternativa más eficiente y limpia

Investigadores liderados por Joshua Yuan, profesor en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, y Susie Dai, profesora en la Universidad de Missouri, han desarrollado un proceso innovador para producir biodiésel utilizando electrocatálisis y bioconversión. Este avance, publicado el 31 de octubre de 2024 en la revista científica Joule, promete revolucionar la industria de los biocombustibles al ser significativamente más eficiente y sostenible que los métodos actuales basados en cultivos como la soya.

Una solución sostenible para la descarbonización del transporte

El transporte es uno de los mayores contribuyentes a las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) a nivel mundial. Solo en 2022, el consumo de diésel representó cerca del 25 % de las emisiones de CO₂ relacionadas con el transporte en Estados Unidos y aproximadamente el 10 % de las emisiones totales de energía. La necesidad de soluciones sostenibles y eficaces es más urgente que nunca, y el biodiésel electro-biotecnológico desarrollado por Yuan y Dai parece ser una respuesta prometedora.

Un enfoque innovador con impacto climático positivo

El equipo utilizó un proceso de electrocatálisis para convertir CO₂ en intermediarios biocompatibles, como acetato y etanol. Estos intermediarios, mediante la acción de microbios, se transformaron en lípidos que finalmente se emplearon como materia prima para producir biodiésel. A diferencia de la fotosíntesis tradicional, que tiene una eficiencia solar-molécula inferior al 1 %, este nuevo método logra una eficiencia de 4,5 %, gracias al uso de paneles solares para generar la electricidad necesaria en la electrocatálisis.

Ventajas clave del biodiésel electro-biotecnológico

1. Mayor eficiencia en el uso de la tierra: Este proceso utiliza 45 veces menos terreno que la producción de biodiésel a base de soya, liberando espacio para otros usos agrícolas o naturales.
2. Emisiones negativas de carbono: Por cada gramo de biodiésel electroproducido, se eliminan 1,57 gramos de CO₂ de la atmósfera, en comparación con los 0,52 gramos de CO₂ emitidos por la producción de diésel convencional y entre 2,5 y 9,9 gramos de CO₂ emitidos por los métodos actuales de producción de biodiésel.
3. Independencia de los combustibles fósiles: Este método puede satisfacer la demanda de sectores difíciles de descarbonizar, como el transporte pesado y la aviación, utilizando fuentes renovables.

El papel de los catalizadores y microbios en el proceso

El equipo diseñó un nuevo catalizador basado en zinc y cobre que permite producir intermediarios de carbono diatómico. Estos intermediarios fueron convertidos en lípidos por una cepa modificada de la bacteria Rhodococcus jostii (RHA1), conocida por su capacidad de producir altos contenidos de lípidos. Además, esta cepa incrementó la eficiencia metabólica del etanol, facilitando la conversión de acetato en ácidos grasos.

Implicaciones para el futuro

El desarrollo de este biodiésel tiene implicaciones significativas para la economía circular, ya que puede producir no solo combustibles, sino también productos químicos, materiales y alimentos de forma más eficiente y sostenible que los métodos tradicionales. Este avance aborda los límites actuales de la biomanufactura, reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles y mitigando el impacto ambiental de la producción industrial.

“Este proceso tiene el potencial de transformar la producción de combustibles renovables, químicos y materiales, logrando una independencia real de los combustibles fósiles en sectores clave para la humanidad”, afirmó Joshua Yuan.

Con este enfoque innovador, el biodiésel electro-biotecnológico se presenta como una herramienta clave para combatir el cambio climático y avanzar hacia un futuro más limpio y sostenible.

Vía washu.edu