La biolectricidad como energía alternativa
Los sistemas bioelectroquímicos son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química en electricidad. Las enzimas purificadas catalizan la oxidación del combustible en el electrodo anódico y reducen el aceptor de electrones en el electrodo catódico. No obstante, las enzimas utilizan sustratos puros, por lo que su aplicación a gran escala es costosa. En vistas de ello, se puso en marcha el proyecto ELECTROENZEQUEST (Bioelectrochemical system for enzyme catalyzed CO2 sequestration for the recovery of commercially viable carbonated water and methanol), que investigó el uso del dióxido de carbono (CO2) como sustrato. El proyecto investigó los mecanismos asociados a la retención de CO2 atmosférico con mezclas de enzimas, que combinan muchas enzimas para aprovechar la bioelectricidad. Se tuvo en cuenta el CO2 tanto para la oxidación anódica como para la reducción catódica para obtener agua carbonatada y metanol, respectivamente. Los científicos inmovilizaron la anhidrasa carbónica (AC) sobre el electrodo y estudiaron su uso como ánodo para la electrogénesis (la producción de electricidad por organismos vivos). Realizaron análisis bioelectroquímicos del cátodo de la AC inmovilizada y optimizaron los diferentes factores que afectan a la función de la AC en la retención de CO2. Los científicos inmovilizaron sobre un electrodo la formiato deshidrogenasa (Fate DH), formaldehído deshidrogenasa (Fald DH) y alcohol deshidrogenasa. Se implantó como un cátodo en la pila de combustible de la AC funcional. Además, optimizaron el rendimiento de la nicotinamida adenina dinucleótida y la pirroloquinolina quinona en las pilas de combustible, que intervinieron en la transferencia de electrones desde el electrodo al sustrato y en la conversión de CO2 en metanol durante la reducción catódica. Además, los científicos estudiaron la posibilidad de convertir el CO2 en ácido fórmico utilizando Fate DH libre, antes de inmovilizarlo en el electrodo de VITO-CoRETM de grafito. Después inmovilizaron las tres enzimas en el electrodo de VITO-CoRETM de grafito para producir el metanol. En una etapa posterior se añadió AC para aumentar la productividad. Se realizaron otros experimentos utilizando tres enzimas combinadas en un electrodo y se produjo etanol a 0,6 kilogramos por metro cúbico por hora. No obstante, la exclusión del Fald DH no condujo a una disminución de la productividad del etanol. A pesar de que no se produjo metanol sino etanol, es posible obtener metanol directamente a partir del ácido fórmico, lo que supone una ventaja desde el punto de vista económico. Así, ELECTROENZEQUEST subrayó la importancia de la retención de CO2 para mitigar el impacto del cambio climático y la necesidad de disponer de biocombustibles alternativos.
Palabras clave
Bioelectroquímico, enzimas, oxidación, retención de CO2, metanol
