A cambio de oro, esta bacteria fabrica biocombustible

PxHere

La bacteria Moorella thermoacetica tiene la capacidad de producir combustibles solares a través de la fotosíntesis artificial. Pero no lo hace gratis: para cumplir esta novedosa labor medioambiental, pide oro a cambio.

Se trata de la primera bacteria no fotosensible que lleva a cabo la fotosíntesis de manera artificial. Investigaciones anteriores ya reflejaban que al unir nanopartículas absorbentes de luz hechas de sulfuro de cadmio (CdS) a la membrana bacteriana exterior, los investigadores convierten a M. thermoacetica en una pequeña máquina de fotosíntesis, capaz de convertir luz solar y el dióxido de carbono (CO2) en productos químicos útiles.

Ahora, los investigadores, de Universidad de California Berkeley (EE.UU.), han encontrado una forma de atraer a esta bacteria para que sea aún más productiva: colocar nanoclusters de oro que absorben la luz dentro de la bacteria, creando un sistema biohíbrido que produce un mayor rendimiento de productos químicos que el demostrado anteriormente. Los autores del estudio, publicado en Nature Nanotechnology, los han apodado nanoclusters mágicos de oro. 

Para el primer modelo híbrido, M. thermoacetica-CdS, los investigadores eligieron el sulfuro de cadmio como semiconductor por su capacidad para absorber la luz visible. Pero como esta sustancia es tóxica para las bacterias, las nanopartículas debían estar unidas a la membrana celular "extracelularmente" o fuera del sistema M. thermoacetica-CdS. La luz solar excita cada nanopartícula de sulfuro de cadmio para generar un electrón. A medida que estos electrones generados por la luz viajan a través de la bacteria, interactúan con múltiples enzimas en un proceso conocido como "reducción de CO2", lo que desencadena una cascada de reacciones que eventualmente convierten el CO2 en acetato, un químico valioso para producir combustibles solares.

UC Berkeley

Pero dentro del modelo extracelular, los electrones terminan interactuando con otros químicos que no tienen parte en convertir el CO2 en acetato. Y como resultado, algunos electrones se pierden y nunca llegan a las enzimas. Así que para mejorar lo que se conoce como "eficiencia cuántica" o la capacidad de la bacteria para producir acetato cada vez que gana un electrón, los investigadores encontraron otro semiconductor: nanoclusters hechos de 22 átomos de oro (Au22). "Seleccionamos Au22 porque es ideal para absorber la luz visible y tiene el potencial para impulsar el proceso de reducción de CO2, pero no estábamos seguros de si sería compatible con la bacteria. Cuando los inspeccionamos bajo el microscopio, descubrimos que las bacterias estaban cargadas con estos grupos de Au22", explica Peidong Yang, profesor de la Facultad de Química de la UC en Berkeley.

Un nanocluster Au22 tiene un diámetro de solo 1 nanómetro, permitiendo que cada nanoclúster se deslice fácilmente a través de la pared celular bacteriana. Este material es el último descubrimiento del laboratorio de Yang, que durante los últimos seis años se ha centrado en el uso de nanoestructuras biohíbridas para convertir el CO2 en productos químicos útiles como parte de un esfuerzo continuo para encontrar recursos asequibles y abundantes para combustibles renovables y potencial Soluciones para contrarrestar los efectos del cambio climático.

Beatriz de Vera

Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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