El pan duro suele acabar en la basura, pero un equipo de la Universidad de Edimburgo acaba de enseñarnos otra salida. Han logrado que bacterias comunes produzcan hidrógeno dentro del propio recipiente de reacción, usando azúcares extraídos de pan desechado, y con ello han impulsado una de las reacciones más usadas en la industria química.
La idea es potente porque apunta a dos problemas a la vez, el uso de hidrógeno de origen fósil y el desperdicio alimentario. Según el estudio, el sistema puede llegar a un balance climático “carbono negativo” cuando se alimenta con pan desperdiciado, algo que hace levantar la ceja incluso a quien no vive pendiente de los laboratorios.
La reacción clave
La hidrogenación es, dicho en sencillo, añadir hidrógeno a una molécula para transformarla en otra más estable o más útil. Se usa en alimentos, fármacos, plásticos y un largo etcétera, a menudo con catalizadores metálicos como níquel, paladio o platino.
El problema es de dónde sale ese hidrógeno. En la industria, gran parte se fabrica a partir de combustibles fósiles, y esa ruta puede liberar entre 15 y 20 kilos de gases de efecto invernadero por cada kilo de hidrógeno producido, según el contexto que acompaña al trabajo. No es poca cosa.
Pan como materia prima
Aquí viene el giro, en vez de producir hidrógeno en otra planta y transportarlo, lo generan “en casa” con bacterias. En el estudio, una cepa de laboratorio de Escherichia coli se alimenta con azúcares extraídos de pan desperdiciado y se hace crecer sin oxígeno, una condición en la que estas bacterias producen hidrógeno de forma natural.
Para conseguir ese alimento barato, los investigadores prepararon un medio con carbohidratos solubles de un pan tipo naan “despolimerizado” con una enzima (en la práctica, romper almidones en azúcares simples). En sus medidas, esa solución llegó a unos 101 gramos de glucosa por litro.
Bacterias que “soplan” hidrógeno
La segunda pieza es el catalizador. El trabajo muestra que un catalizador de paladio puede funcionar pegado a la membrana celular y aprovechar el hidrógeno justo cuando sale de la bacteria, sin necesidad de presiones extremas ni hornos industriales. En un comunicado de la universidad lo describen como un proceso en un único matraz sellado y a temperatura cercana a la ambiente.
En números, el equipo incubó reacciones a 37 °C durante unas 21 horas y observó rendimientos muy altos para algunos productos. Al hidrogenar ácido cafeico para obtener dihidrocafeico, varias cepas alcanzaron entre un 90% y un 94% de rendimiento en esas condiciones. Y eso ya es hablar el idioma de la química aplicada.
Productos de uso diario
La plataforma no se queda en una única molécula “de prueba”. En el artículo se describen hidrogenaciones de distintos compuestos con dobles enlaces, con rendimientos que en algunos casos rozan el 100%.
Hay ejemplos fáciles de aterrizar. La reacción permitió obtener ácido adípico, un precursor usado en la fabricación de nylon 6,6, y también generar el compuesto aromático cetona de frambuesa con un 87% de rendimiento.
Además, trabajaron con ácidos grasos para producir ácido behénico, citado por divulgadores como ingrediente de cosmética y acondicionadores. Y cuando cambiaron la glucosa “de laboratorio” por la procedente de pan, el rendimiento de un producto subió del 91% al 97% y se registraron conversiones de más del 99% en ciertas condiciones. ¿Te imaginabas que el pan viejo podía llegar tan lejos?
¿Qué pasa con el CO2?
Lo más interesante es que el equipo no se limita a decir “suena verde”. Hicieron un análisis de ciclo de vida y calcularon el potencial de calentamiento global de varias rutas, comparando su enfoque con alternativas como la hidrogenación con hidrógeno producido de forma electrolítica.
En su simulación, la biohidrogenación emitió alrededor de un 10% menos gases de efecto invernadero que usar hidrógeno electrolítico. La reducción puede ser mucho mayor cuando se integra todo en un solo proceso y, sobre todo, cuando la materia prima es residuo.
Con pan desperdiciado como alimentación, el estudio reporta una mejora de más del 135% en ese indicador climático en algunos casos, lo que encaja con la etiqueta de “carbono negativo” al sumar evitación de hidrógeno fósil y desvío de residuos de vertedero o incineración. En términos llanos, la cuenta puede salir a favor.
Lo que falta para verlo en fábrica
Una cosa es hacerlo en un matraz y otra en una planta que produce toneladas. El propio equipo avisa de que ahora mismo el sistema funciona mejor con alquenos más simples (moléculas con dobles enlaces) y que, para hacerlo viable, toca mejorar la eficiencia, escalar la parte biológica y tener catalizadores estables y rentables.
Aun así, el mensaje es claro. Stephen Wallace lo resume así, “la hidrogenación sostiene una parte enorme de la fabricación moderna, pero depende casi por completo del hidrógeno hecho con combustibles fósiles”, y lo que han demostrado es que “células vivas pueden suministrar ese hidrógeno directamente usando residuos como materia prima”, incluso con posibilidad de ser “carbono negativo”.
El estudio científico se ha publicado en Nature Chemistry.
