El pan rallado sustituye al hidrógeno fósil en la producción química

Según un nuevo estudio, la humilde miga de pan podría ser la clave para eliminar los combustibles fósiles de una de las reacciones más utilizadas en la industria química.

Los científicos han descubierto una fórmula microbiana de un solo paso que utiliza restos de pan para sustituir el hidrógeno derivado de combustibles fósiles en la hidrogenación, una reacción química muy utilizada en la fabricación de alimentos, fármacos, plásticos y otros productos cotidianos.

Según los investigadores, este nuevo método es negativo en carbono y podría abrir nuevas vías para la fabricación biológica a partir de materias primas renovables y de desecho.

La hidrogenación es una piedra angular de la fabricación química moderna, pero hoy en día depende casi por completo del hidrógeno gaseoso obtenido a partir de combustibles fósiles. Tanto la producción como el uso de este hidrógeno consumen mucha energía y a menudo requieren temperaturas de varios cientos de grados centígrados y presiones comparables a las que se encuentran en las zonas más profundas del océano.

En el procesado de alimentos, la hidrogenación se utiliza para convertir aceites vegetales líquidos en grasas sólidas más estables. En la industria en general, es un paso clave en la síntesis de productos farmacéuticos, química fina, combustibles y polímeros, para lo que suelen utilizarse catalizadores metálicos como el níquel, el paladio o el platino.

Científicos del laboratorio Wallace de la Universidad de Edimburgo han demostrado ahora que la hidrogenación puede llevarse a cabo utilizando gas hidrógeno producido de forma natural a partir de bacterias vivas.

En el estudio, se alimentó a una cepa común de laboratorio de E. coli con azúcares extraídos de residuos de pan y se cultivó sin oxígeno. En estas condiciones, las bacterias producen gas hidrógeno de forma natural. Cuando se añadieron al mismo recipiente de reacción una pequeña cantidad de catalizador de paladio y una sustancia química diana, el hidrógeno generado por los microbios fue suficiente para impulsar la hidrogenación en condiciones suaves y de bajo consumo energético.

Todo el proceso tiene lugar en un único matraz sellado a temperatura casi ambiente, sin necesidad de combustibles fósiles ni de gas hidrógeno suministrado externamente.

Un análisis detallado demostró que el proceso puede ser negativo en carbono cuando se utiliza pan residual como material de partida. Al evitar el hidrógeno de origen fósil y desviar los residuos alimentarios del vertedero o la incineración, el sistema elimina más gases de efecto invernadero de los que produce.

El equipo tiene previsto ampliar este método a una gama más amplia de productos cotidianos valiosos e investigar diferentes huéspedes microbianos para desarrollar cepas que eliminen la necesidad de un catalizador metálico.

El estudio, publicado en Nature Chemistry, ha sido financiado por el UK Research and Innovation (UKRI), el Consejo Europeo de Investigación (ERC), el Centro de Innovación en Biotecnología Industrial (IBioIC) y la red High-Value Biorenewables Network.

La Universidad de Edimburgo está comprometida con la creación de un mundo más sostenible a través de su investigación, docencia, asociaciones e innovaciones líderes en el mundo.

Está reconocida como una de las mejores universidades del mundo por su impacto medioambiental y social, y hacer frente a las emergencias climáticas y medioambientales es una parte fundamental de la misión de la Universidad de ser neutra en emisiones de carbono para 2040.

El profesor Stephen Wallace, catedrático de Biotecnología Química de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Edimburgo, ha declarado: "La hidrogenación es la base de gran parte de la fabricación moderna, pero sigue dependiendo casi por completo del hidrógeno obtenido a partir de combustibles fósiles. Lo que hemos demostrado es que las células vivas pueden suministrar ese hidrógeno directamente, utilizando residuos como materia prima, y hacerlo de una forma que puede ser negativa para el carbono".

"Este método no se limita a la química alimentaria. La hidrogenación se utiliza en productos farmacéuticos, química fina y materiales. Poder llevar a cabo estas reacciones con hidrógeno microbiano abre nuevas posibilidades de fabricación sostenible a gran escala".

Por su parte, la Dra. Susan Bodie, Directora de Desarrollo de Innovaciones y Licencias de Edinburgh Innovations, ha declarado lo siguiente: "El profesor Wallace es uno de los varios investigadores de la Universidad de Edimburgo que utilizan técnicas innovadoras y sostenibles de biología de la ingeniería para valorizar los residuos. Estas técnicas podrían contribuir a una revolución ecológica en la fabricación industrial en el Reino Unido y otros países, por lo que instamos a las empresas interesadas en colaborar con nosotros a que se pongan en contacto con nosotros."

Douglas Martin, fundador y consejero delegado de MiAlgae, ha declarado: "MiAlgae utiliza técnicas biotecnológicas avanzadas para producir Omega 3 de forma sostenible para las industrias de la acuicultura y los piensos para animales de compañía. Tras haber puesto recientemente la primera piedra de nuestra nueva planta en Grangemouth, creemos que la biotecnología puede transformar los procesos industriales y construir un futuro más sostenible."