Unas bacterias modificadas genéticamente ofrecen una nueva forma de acelerar la meteorización de las rocas para eliminar el CO₂
El desgaste natural de las rocas es uno de los procesos que ayuda a regular la cantidad de dióxido de carbono (CO₂) presente en la atmósfera. Sin embargo, este mecanismo ocurre a una velocidad extremadamente lenta, ya que puede tardar cientos de miles de años. Ahora, un equipo de investigadores de Harvard y Stanford encontró una forma de acelerarlo mediante una bacteria marina modificada genéticamente.
El equipo trabajó con Alteromonas macleodii, una bacteria ampliamente distribuida en los océanos. Los científicos modificaron su material genético para que produjera cantidades mucho mayores de unas moléculas llamadas sideróforos. Estas sustancias pueden extraer hierro de los minerales de silicato y, al hacerlo, facilitar su descomposición.
En experimentos realizados con biorreactores que contenían agua de mar y el mineral olivino, la bacteria modificada consiguió acelerar el desgaste de la roca 2,6 veces. Los resultados fueron publicados en Nature Biotechnology.
Una bacteria que elimina el obstáculo que frena a las rocas
Cuando minerales como la olivina se desgastan de forma natural, liberan elementos como magnesio, hierro y silicato. Durante este proceso, parte del CO₂ atmosférico queda atrapado en el agua en forma de bicarbonato.
El problema aparece con el hierro. Al entrar en contacto con el oxígeno, este elemento puede oxidarse y formar óxido sobre la superficie del mineral. Esa capa termina ralentizando el proceso de desgaste.
Los sideróforos producidos por las bacterias pueden capturar y solubilizar ese hierro oxidado. De esta manera, ayudan a retirar el óxido que cubre la superficie y permiten que el mineral continúe desgastándose.
Los investigadores descubrieron además una limitación en las bacterias naturales: cuando disponen de suficiente hierro para crecer, dejan de producir sideróforos. Por eso decidieron modificar A. macleodii para que fabricara estas moléculas de manera constante, independientemente de la cantidad de hierro disponible en su entorno.
"Una vez que las bacterias silvestres tienen suficiente hierro para crecer, dejan de producir sideróforos por completo", explicó Neil Dalvie, autor principal y co-correspondiente del estudio.
El experimento logró retirar CO₂ de la atmósfera
El siguiente desafío fue comprobar que el proceso funcionaba fuera de experimentos pequeños. Para ello, los investigadores construyeron biorreactores piloto con varios kilogramos de arena de olivino y varios litros de agua de mar sin procesar procedente del puerto de Boston.
Los sistemas permitieron mantener un flujo continuo de agua de mar y bacterias sobre los minerales. Después de las primeras pruebas, el equipo consiguió medir una absorción de aproximadamente 0,5 gramos de CO₂ atmosférico al día dentro de los reactores.
"Operar a escala piloto nos permitió empezar a resolver problemas relacionados con la ampliación: ¿con qué frecuencia debemos añadir células? ¿Cómo las alimentamos? Finalmente, pudimos medir una absorción real de 0,5 gramos de CO₂ atmosférico en nuestros reactores cada día, lo que fue un resultado final convincente", señaló Dalvie.
Los científicos también realizaron un análisis del ciclo de vida para calcular el balance neto de carbono del sistema y determinar qué factores serían fundamentales para convertirlo en una tecnología ambiental eficiente.
El reto ahora es llevar la tecnología a mayor escala
Aunque los resultados ofrecen una prueba de concepto, los investigadores reconocen que todavía queda trabajo antes de pensar en una aplicación industrial. Entre las tareas pendientes está encontrar fuentes económicamente viables de nutrientes y minerales de silicato y realizar nuevos estudios de escalado.
El equipo también analiza si el mismo proceso podría utilizarse para extraer metales valiosos de los minerales mientras se captura CO₂.
Michael Springer señaló que una posible aplicación futura sería cultivar las bacterias modificadas en grandes estanques similares a los utilizados en plantas de tratamiento de aguas residuales. En ese escenario, se bombearía agua de mar sin procesar y posteriormente se devolvería al océano agua alcalina con el carbono fijado.
"Creemos que la forma más sencilla de generar un impacto ambiental sería cultivar nuestras cepas bacterianas con fuentes de alimento adecuadas en grandes estanques similares a los de las plantas de tratamiento de aguas residuales", explicó Springer.