Investigadores canadienses descubren microbio desconocido que optimiza la conversión de residuos orgánicos en energía limpia incluso con altos niveles de amoníaco

Investigadores de UBC identificaron una nueva bacteria que convierte residuos alimentarios en gas natural renovable (RNG). El hallazgo se realizó en la planta de biocombustibles de Surrey, que procesa 115.000 toneladas de residuos al año.

• Microbios convierten desechos en energía limpia.
• Nuevo organismo clave tolera altos niveles de amoníaco.
• Avance microbiológico mejora producción de gas renovable.
• Tecnología aplicable en digestores y tratamiento marino.
• Potencial real para enfrentar la crisis climática.

UBC descubre microbios que convierten residuos alimentarios en energía

Cada año, más de 115.000 toneladas de restos de comida llegan a la planta de procesamiento de Surrey, en Columbia Británica. Allí, sin que nadie lo vea, billones de microbios transforman sobras como cáscaras de plátano o pedazos de pizza en gas natural renovable (RNG). Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Columbia Británica (UBC) ha identificado una nueva bacteria del grupo Natronincolaceae que resulta ser esencial en este proceso bioquímico.

Aunque la producción de biogás mediante digestión anaeróbica es una tecnología conocida desde hace más de un siglo, los avances recientes se centran en optimizar la eficiencia y la estabilidad microbiana de los biodigestores. El descubrimiento de esta bacteria no reinventa el proceso, pero sí mejora su rendimiento bajo condiciones extremas, algo clave para el funcionamiento continuo de plantas modernas como la de Surrey.

Qué es el gas natural renovable y cómo se produce

El RNG se genera a partir de residuos orgánicos procedentes de vertederos, explotaciones agrícolas y plantas de aguas residuales. A través de un proceso de digestión anaeróbica, los microbios descomponen los desechos en compuestos simples y luego en ácidos orgánicos, como el acético. Finalmente, otros microorganismos convierten estos ácidos en metano, el componente principal del RNG.

Lo verdaderamente relevante es que el microbio descubierto logra mantener la producción de metano a partir del ácido acético incluso en entornos con alta concentración de amoníaco, una condición que normalmente detendría el proceso. Este hallazgo no cambia la tecnología base, pero sí aumenta su eficiencia y estabilidad operativa.

🧪 Explicación del proceso de purificación de biogás a RNG (Gas Natural Renovable)

Sistema de purificación de biogás para convertirlo en gas natural renovable (RNG) de alta calidad, listo para inyectarse a la red de gas o usarse como combustible vehicular.

1. Raw Biogas (Biogás Crudo)

• Es el gas que sale directamente del digestor anaeróbico.
• Contiene una mezcla de metano (CH₄), dióxido de carbono (CO₂), vapor de agua, trazas de sulfuro de hidrógeno (H₂S) y otros contaminantes.
• Entra al sistema a través de un compresor, que aumenta la presión para facilitar su tratamiento.

2. Scrubber (Lavador de gases)

• En esta etapa, el biogás pasa por una columna donde se elimina el CO₂ y el H₂S usando un líquido absorbente (generalmente agua o una solución química).
• El agua se recircula mediante una bomba, y el gas limpio sube hacia la siguiente etapa.
• Lo que se busca es enriquecer el contenido de metano.

3. Flash Tank y Stripper (Tanque de despresurización y desgasificador)

• Aquí, el líquido usado en la etapa anterior se somete a una despresurización (flash tank), liberando los gases disueltos.
• Luego pasa al stripper, donde se inyecta aire para eliminar los gases residuales del líquido absorbente.
• El aire con impurezas se desecha por la línea de «Air Disposal».

4. Gas Drier (Secador de gas)

• En esta etapa se elimina el vapor de agua restante del gas enriquecido.
• Esto es fundamental para evitar corrosión o problemas en la red de distribución o en los motores de vehículos.

✅ Resultado final:

• Se obtiene RNG con una pureza del 98 % de metano, listo para:
  • Ser inyectado a la red de distribución de gas natural, o
  • Usarse como combustible para vehículos (como buses o camiones que funcionan con GNC).

🔁 En resumen, el proceso incluye:

• Compresión del biogás crudo.
• Lavado químico o físico para remover CO₂ y contaminantes.
• Regeneración del líquido absorbente.
• Secado final del gas.
• Producción de RNG limpio, eficiente y renovable.

Detectives moleculares en acción

El hallazgo, publicado en Nature Microbiology, surgió cuando el equipo liderado por el Dr. Ryan Ziels, del Departamento de Ingeniería Civil de la UBC, se percató de que los microbios conocidos desaparecieron misteriosamente, pero la producción de metano seguía activa. Usando un innovador método de etiquetado de carbono estable, lograron rastrear qué microorganismos estaban trabajando realmente.

Esta técnica no solo permitió identificar al nuevo microbio, sino que también demostró cómo colaboran distintas especies en la transformación de residuos. Según el Dr. Steven Hallam, coautor del estudio, este descubrimiento redefine la forma en que se entienden los ecosistemas microbianos en digestores anaeróbicos.

Microbios que aguantan lo que otros no

En la descomposición de residuos ricos en proteínas, como carne o lácteos, se genera amoníaco. A niveles elevados, este compuesto puede ser tóxico para muchos microbios y detener la producción de metano, lo que obliga a vaciar y reiniciar los tanques. Pero el nuevo microbio identificado resiste concentraciones de amoníaco que otros no soportan, lo que evita interrupciones costosas.

Además, permite optimizar el diseño de biodigestores, reduciendo el riesgo de paradas y pérdidas de gas, y facilitando la automatización de los sistemas. Hoy, muchas plantas de biogás cuentan con monitoreo digital y control automático de temperatura, pH y carga orgánica, algo impensable hace apenas dos décadas.

Aplicaciones más allá del biogás convencional

Este tipo de herramientas moleculares marca un salto en la biotecnología ambiental moderna, permitiendo identificar especies que hasta ahora pasaban desapercibidas en los digestores. Es una forma de afinar la biología del proceso, no de simplificarla.

Aunque aún en fase temprana, los resultados abren la puerta a entender y potenciar comunidades microbianas que podrían ayudar a mitigar la contaminación plástica en océanos.

Esta línea de investigación se alinea con iniciativas internacionales centradas en la bioeconomía circular, donde los residuos no se desechan, sino que se transforman en recursos útiles mediante procesos biológicos.

Potencial

El descubrimiento no es solo académico. Tiene implicaciones prácticas y urgentes:

• Mayor eficiencia energética: Al identificar microbios que funcionan en condiciones extremas, se pueden diseñar digestores más robustos y productivos.
• Reducción de emisiones: El RNG sustituye combustibles fósiles, contribuyendo a la descarbonización del transporte y la industria.
• Menos residuos en vertederos: Procesar más residuos orgánicos localmente reduce la dependencia del relleno sanitario y las emisiones asociadas al metano no capturado.
• Aplicación modular: Estas tecnologías pueden adaptarse a pequeñas comunidades rurales o instalaciones agrícolas, descentralizando la producción energética.
• Sinergia con políticas públicas: En países como Canadá y Alemania, el RNG ya está integrado en las metas de transición energética. Con hallazgos como este, se fortalece la base científica de estas políticas.

La conclusión es clara: los avances microbiológicos como este no son anecdóticos. Son piezas fundamentales para una transición energética justa, descentralizada y basada en procesos naturales. Lo que a veces se confunde con compostaje es en realidad un proceso biotecnológico anaeróbico complejo, con control automatizado y comunidades microbianas específicas que trabajan en sincronía. Detrás de cada litro de biogás hay ingeniería, microbiología aplicada y precisión tecnológica.

Pero el verdadero desafío está en seguir perfeccionando la tecnología y entender mejor a los microorganismos que hacen posible transformar los residuos en energía limpia.

Más información: UBC Applied Science