Biometanación: producir gas con alto valor energético gracias a los microrganismos
Un estudio del grupo GENOCOV del Departamento de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental ha desarrollado un método para calcular con precisión con quina velocidad ciertos microrganismos consumen el hidrogeno necesario para producir gas metano a partir del CO2. Esta investigación es útil para entender mejor estos procesos y, así, diseñar reactores más eficientes para transformar, por ejemplo, el CO2 del biogás en energía limpia.
En un momento en el que buscamos alternativas energéticas más sostenibles, el biogás se ha convertido en un componente clave de la economía circular. En determinadas instalaciones de gestión de residuos, incluidas las plantas de tratamiento de aguas residuales, este gas a menudo contiene una alta proporción de dióxido de carbono, lo que reduce su valor energético. Por este motivo, una de las líneas de investigación más prometedoras es la biometanación, un proceso que consiste en convertir este CO2 en metano utilizando microorganismos capaces de utilizar simultáneamente hidrógeno para llevar a cabo esta transformación, lo que permite que el (bio)metano resultante se utilice posteriormente como combustible o se distribuya a través de la red de gas natural existente.
El problema es que el hidrógeno es un gas muy poco soluble en agua, lo que dificulta saber con precisión a qué velocidad lo consumen los microorganismos. Hasta ahora, la mayoría de los métodos de medición tenían limitaciones debido a esto.
En este trabajo, hemos desarrollado una nueva forma de medir esta actividad, que supera los obstáculos de la metodología tradicional. El método consiste en disolver primero el hidrógeno a presión en el líquido y luego sellar completamente el reactor, de modo que ya no haya fase gaseosa. A partir de este momento, simplemente monitorizamos cómo disminuye el hidrógeno disuelto con el tiempo. Esto nos permite observar la actividad de los microorganismos directamente, sin interferencias.
Gracias a este sistema, hemos podido estudiar cómo la temperatura afecta a la actividad de un cultivo de microorganismos productores de metano. Hemos visto que, a medida que aumenta la temperatura, la actividad también crece de forma muy clara, alcanzando un máximo en torno a los 65°C. Sin embargo, a 70°C, la actividad desaparece por completo, ya que estas temperaturas dañan el cultivo biológico. Hemos verificado que, con los métodos tradicionales, se subestimaba la actividad real a altas temperaturas, simplemente porque el hidrógeno no llegaba a los microorganismos con la suficiente rapidez.
Esta nueva forma de medir la actividad microbiana de los cultivos que consumen hidrógeno es más precisa y mucho más rápida, lo que nos permite comprender mucho mejor estos procesos y diseñar reactores más eficientes para convertir el CO2 en energía limpia.
Departamento de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental
Universitat Autònoma de Barcelona
Referencias
Manuel Fachal-Suárez, Àlex Gaona, Pablo Benavides, Javier Lafuente, Marc A. Deshusses, Daniel Gonzalez, David Gabriel (2025). Assessing the temperature effect on the kinetics of a hydrogenotrophic methanogenic culture using a novel headspace-free methodology, Chemical Engineering Journal Advances, 24 https://doi.org/10.1016/j.ceja.2025.100951
