Gasóleo elaborado por bacterias

La nueva cepa de E. coli produce gasóleo. (Foto: Marian Littlejohn)

En lo que constituye otro ejemplo de tecnología que no mucho tiempo atrás habría sido considerada ciencia-ficción, un equipo de investigadores de la Universidad de Exeter en el Reino Unido, con la ayuda de la compañía petrolera Shell, ha desarrollado un método para hacer que unas bacterias produzcan gasóleo (comúnmente conocido también como diésel, gasoil o ACPM) cuando se necesite.

Aunque la tecnología desarrollada por el equipo del profesor John Love, en la Universidad de Exeter, deberá superar aún muchos retos para lograr materializar su aplicación comercial práctica, este gasóleo (o más propiamente dicho, biogasóleo), producido por cepas especiales de la bacteria E. coli, es casi idéntico al gasóleo convencional.

Eso significa que no necesita ser mezclado con derivados del petróleo como lo requieren a menudo otros biogasóleos derivados de aceites vegetales.

También significa que este nuevo biogasóleo puede usarse, junto con las reservas actuales, en las mismas infraestructuras existentes hoy en día, ya que los motores, oleoductos, y vehículos cisterna no necesitan ser modificados.

Poder utilizar este biogasóleo sin necesidad de modificar motores, accesorios ni infraestructuras, implica un evidente ahorro económico por los costos que tendría el realizar dichas modificaciones.


El uso industrial de la E. coli como catalizador ya es común en la industria farmacéutica.

El nuevo biogasóleo se produce actualmente sólo en cantidades pequeñas dentro de instalaciones de laboratorio. El equipo de Love continuará investigando hasta determinar si la nueva técnica puede ser una alternativa comercial viable para elaborar biogasóleo en cantidades industriales. Si lo es, puede que dentro de unos años elaborar biogasóleo mediante la E. coli sea igual de común o más que su uso como catalizador en la industria farmacéutica.

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Estudian cómo producir energía alternativa imitando los procesos químicos de la fotosíntesis natural

Sandra Signorella junto al equipo de investigación del IQUIR. (Foto: CCT Rosario)

Un grupo de la Unidad Inorgánica del Instituto de Química Rosario (IQUIR-CONICET), en Argentina, estudia el desarrollo de un catalizador para transformar agua en hidrógeno con el fin de utilizarlo como combustible alternativo para industrias y vehículos. La tecnología reproduce el mecanismo de la naturaleza que desarrolla la misma función: la fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas obtienen energía de la luz solar. 

Sandra Signorella, investigadora principal del CONICET en el IQUIR y directora del grupo de Bioinorgánica, rama de la Química Inorgánica relacionada con procesos biológicos, explica que “dentro de la Bioinorgánica hacemos compuestos biomiméticos, que se encargan de reproducir la función de alguna enzima o de alguna proteína, pero no cualquiera, sino aquellas que contienen metales en su estructura: las metaloenzimas y metaloproteínas que pueden llevar a cabo funciones tales como reacciones redox (reducción/oxidación). Tratamos de reproducir la misma función que tiene en la naturaleza esa enzima o proteína”, indicó. 

En la fotosíntesis natural, cuando las plantas reciben la incidencia lumínica del Sol, se activa un proceso en el cual se produce oxígeno, se obtiene energía y se fija el dióxido de carbono. La enzima conocida como Fotosistema II es la que interviene en el proceso de descomposición del agua en oxígeno e iones hidrógeno a través de una reacción en la que participa el manganeso, un metal. 

“Una parte del sistema fotosintético contiene un cluster de manganeso, es decir un conjunto de iones manganeso que son los responsables de la oxidación del agua a oxígeno. Simultáneamente, el otro extremo del mismo complejo proteínico emplea los electrones resultantes de la oxidación del agua para convertir plastoquinona en plastoquinol, una molécula que transporta los electrones que serán usados en la fijación de dióxido de carbono”, explica. 


Todo esto sucede gracias a que al incidir luz sobre la clorofila, se desencadena una migración de electrones que permite al complejo de manganeso adquirir capacidad oxidante y desempeñar la función de convertir agua en oxígeno y protones. 

“Del mismo modo, la fotosíntesis artificial se puede usar para producir hidrógeno a partir de agua y energía solar, o combustibles líquidos a partir de agua, dióxido de carbono y energía solar”, explica Signorella. El objetivo del equipo del IQUIR es avanzar en el desarrollo de un dispositivo fotosintético artificial para producir energía renovable no contaminante. El sistema estaría constituido por un fotocalizador que por acción de la luz descompone el agua en oxígeno, protones y electrones, y un segundo elemento que emplea los electrones producidos en el primero para convertir protones en hidrógeno o dióxido de carbono en combustibles líquidos. 

Un componente esencial del dispositivo fotosintético artificial es el catalizador, que acelera la reacción química para la descomposición de agua, y que debe ser estable, eficiente y activarse por acción de la luz, directamente o a través de un fotosensibilizador. “Nosotros estamos trabajando en el desarrollo de este elemento del sistema, usamos un compuesto de manganeso adsorbido sobre un soporte sólido fotosensible, capaz de catalizar la descomposición de agua al ser iluminado”, explica Signorella. 

Según la investigadora se pueden utilizar distintos metales, “hemos elegido trabajar con manganeso porque nos parece que si la naturaleza lo eligió debe ser porque es lo que mejor tendría que funcionar”, señaló.

Una vez que los científicos hayan optimizado el proceso, se podría usar el fotosintetizador artificial para producción de hidrógeno u otros combustibles hidrocarbonados, en reemplazo de los combustibles fósiles convencionales. El objetivo de este desarrollo es poder utilizarlo como fuente alternativa de electricidad para cualquier tipo de proceso que necesite energía, como autos a hidrógeno, fábricas o como combustible.

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La robustez de una bacteria que genera pepitas de oro a partir de cloruro de oro

"The Great Work of the Metal Lover" en el festival internacional de artes cibernéticas e innovadoras Prix Ars Electronica. (Foto: G.L. Kohuth)

Oro bacteriano de 24 quilates es el producto de una llamativa demostración de las habilidades de cierta bacteria.

Unos investigadores de la Universidad Estatal de Michigan, en Estados Unidos, han descubierto que la capacidad de una bacteria para soportar niveles increíbles de toxicidad es decisiva para su actividad procesando cloruro de oro.

El equipo de Kazem Kashefi y Adam Brown ha comprobado que las bacterias Cupriavidus metallidurans pueden subsistir en un medio con concentraciones enormes de cloruro de oro, un compuesto químico tóxico presente en la naturaleza.

De hecho, las bacterias son al menos 25 veces más resistentes de lo que pensaba hasta ahora la comunidad científica.

Los científicos montaron una especie de "destilería" bacteriana en la que el cloruro de oro es convertido en oro. Brown y Kashefi, imitando el proceso que ellos creen que ocurre en la naturaleza, suministraron a las bacterias cantidades de cloruro de oro más altas que las usadas en experimentos previos.


En aproximadamente una semana, las bacterias procesaron el tóxico cloruro de oro y produjeron una pepita de oro.

Sería demasiado costoso reproducir este experimento a una escala mayor. Por tanto, la "destilería" no tiene, en principio, viabilidad comercial. Ha sido montada como una demostración divulgativa de la extraordinaria actividad de estas bacterias, y también como una obra de arte científico. De hecho, ha sido expuesta como una instalación artística con el título "The Great Work of the Metal Lover" en el prestigioso festival internacional de artes cibernéticas e innovadoras Prix Ars Electronica, de Austria.

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Plástico con propiedades comparables a las del acero

Las tuberías de plástico son cada vez más comunes. Lograr un plástico con propiedades comparables a las del acero extenderá aún más su uso. (Foto: Amazings / NCYT / JMC)

El reciente proyecto de desarrollo de un plástico tan robusto que será capaz de reemplazar al acero en algunas aplicaciones ofrece interesantes perspectivas para sectores industriales como el automovilístico. Reemplazar piezas metálicas por piezas hechas con este nuevo plástico mantendría la funcionalidad del vehículo y reduciría su peso, con el consiguiente ahorro de combustible.


El químico Moshe Kol de la Universidad de Tel Aviv en Israel está desarrollando una variedad hiperrobusta de polipropileno, uno de los plásticos más usados en el mundo. Esta nueva variedad de polipropileno tendrá el potencial de reemplazar al acero y a otros materiales usados en productos comunes. Esto podría tener repercusiones a largo plazo para muchas industrias, incluyendo a la del automóvil, en la cual sería factible reemplazar diversas piezas metálicas de automóviles por piezas de plástico.


En comparación con los metales hoy usados para dichas piezas, un plástico duradero y robusto como este polipropileno consume menos energía durante el proceso de producción. Además, por supuesto, reemplazar a las piezas tradicionales de acero con las de polipropileno haría a los automóviles más ligeros, y debido a ello consumirían menos combustible.


Otra aplicación que Kol considera muy prometedora es usar el nuevo plástico para fabricar tuberías destinadas al suministro de agua potable.



Para las redes de suministro doméstico de agua tradicionalmente se han usado tuberías de cemento y cañerías metálicas, unas y otras susceptibles de sufrir fugas, con el consiguiente desperdicio de agua. Sin embargo, reemplazar una tubería que pierde agua no es tarea fácil debido en buena parte a que las tuberías tradicionales son muy pesadas.


Las tuberías de plástico requieren muchas menos materias primas, y pesan sólo una pequeña fracción de lo que pesan tuberías iguales pero hechas de acero o de cemento.


La sustitución de tuberías para agua hechas de acero por las hechas de plástico es algo cada vez más común, y la producción de plásticos con una robustez y durabilidad aún mayores hará más fácil esta transición.

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Desarrollan el primer circuito químico

Un chip químico podría controlar el suministro de neurotransmisores, como la acetilcolina, para controlar músculos. (Foto: Ingemar Franzén) 

Hace algún tiempo, unos investigadores en electrónica orgánica, de la Universidad de Linkoping en Suecia, lograron desarrollar dos tipos de transistores de iones, para el transporte de iones positivos, iones negativos, y biomoléculas.


El equipo de Klas Tybrandt y Magnus Berggren, en la citada universidad sueca, ha logrado ahora combinar en circuitos complementarios ambos tipos de transistor de iones, en una configuración comparable en algunos aspectos a la típica en la electrónica convencional basada en el silicio.


Una ventaja de los circuitos químicos es que el portador de carga consiste en sustancias químicas con varias funciones. Esto significa que con esta tecnología hay nuevas oportunidades para controlar y regular las rutas de señalización de las células del cuerpo humano.


Es factible, por ejemplo, enviar señales a las sinapsis que actúan sobre células musculares, allá donde el sistema de señalización no funcione por alguna razón.


Berggren y sus colaboradores ya han comprobado que su singular chip opera bien con sustancias de señalización comunes, como por ejemplo la acetilcolina.



El desarrollo de transistores de iones, que pueden controlar y transportar iones y biomoléculas cargadas, lo iniciaron Tybrandt y Berggren hace tres años. Los transistores fueron usados entonces por investigadores del Instituto Karolinska en Suecia para controlar la administración de acetilcolina a células individuales.


Junto con Robert Forchheimer, profesor de Codificación de la Información en la Universidad de Linkoping, Tybrandt ahora ha dado el siguiente paso al desarrollar chips químicos que también contienen puertas lógicas, como las NAND, a partir de las cuales se debería poder configurar un conjunto completo de funciones lógicas.


Este asombroso planteamiento crea la base para una tecnología de circuitos completamente nueva basada en iones y moléculas en vez de en electrones y huecos.

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"Carreras de relevos" entre átomos abren una nueva forma de manipular la materia

Ilustración del proceso de reacciones 'a relevos' de los átomos. (Imagen: H. Okuyama et al.)

Investigadores japoneses, junto al doctor Thomas Frederiksen del Donostia International Physics Center (DIPC) de San Sebastián, han observado átomos de hidrógeno reaccionando en un espacio real como si estuvieran en una carrera de relevos. El avance y la nueva forma de manipular la materia puede ayudar a mejorar el intercambio de información en la electrónica del futuro con nuevos aparatos moleculares.

En una carrera a relevos cada miembro de un equipo recorre una corta distancia con el testigo hasta pasárselo al siguiente miembro del equipo. Este modo de transportar algo colectivamente de un extremo a otro en un camino bien definido no sólo es una invención y actividad humanas. A escala atómica se dan también este tipo de mecanismos que facilitan el transporte de átomos de hidrógeno y de protones en redes con enlaces de hidrógeno, como el agua en estado líquido, sistemas biológicos o compuestos funcionales. Sin embargo, es extremadamente difícil ver directamente los procesos de transferencia en este tipo de situaciones, debido a los complejos medios en los que se dan.

Pero ahora, fruto de la colaboración entre científicos de San Sebastián y de Japón, se han podido observar en un espacio real átomos de hidrógeno reaccionando ‘a relevos‘. Esta nueva manera de manipular la materia podría abrir otras vías para el intercambio de información en la electrónica del futuro con nuevos aparatos moleculares. El doctor Thomas Frederiksen, investigador del Donostia International Physics Center (DIPC) es uno de los miembros del equipo que ha participado en este proyecto de investigación, cuyos resultados se han publicado en la prestigiosa revista Nature Materials.

Los investigadores han descubierto que la reacción ‘a relevos’ también ocurre en cadenas moleculares bien definidas ensambladas en una superficie metálica. Este nuevo paso les ha permitido profundizar en el conocimiento de estas reacciones a escala atómica y ha posibilitado visualizar el proceso utilizando un microscopio de efecto túnel.


Dirigiendo un pulso de electrones sobre una molécula de agua situada en un extremo de una cadena, los átomos de hidrógeno se propagan uno a uno a lo largo de la cadena, como si fueran piezas de dominó. El resultado es que se transfiere un átomo de hidrógeno de un extremo al otro mediante el mecanismo de relevos.

Este demostrado control sobre la transferencia de átomos a lo largo de cadenas moleculares no sólo permite conocer mejor un problema fundamental, sino que abre nuevos horizontes para la electrónica del futuro, basadas en la posibilidad de realizar los intercambios de información a través de la circulación de átomos de hidrógeno en los nuevos aparatos moleculares del futuro. (Fuente: Basque Research)