Hidrógeno a partir de bacterias y residuos de biodiésel: una vía para valorizar subproductos industriales

Un equipo de la Universidad de Cádiz (UCA) ha desarrollado un proceso biotecnológico capaz de obtener hidrógeno a partir de residuos generados en la producción de biodiésel. La investigación, validada a escala de laboratorio, demuestra la viabilidad de transformar el glicerol, un subproducto abundante de esta industria, en una fuente de energía limpia mediante el uso de microorganismos.

Un proceso secuencial basado en microorganismos

El sistema desarrollado combina dos etapas biológicas diferenciadas. En la primera, una cepa modificada de Escherichia coli transforma el glicerol en ácido málico mediante un proceso de fermentación oscura, que no requiere luz. Esta bacteria fue diseñada mediante técnicas de ingeniería metabólica y biología de sistemas para optimizar su capacidad de conversión, una función que no realiza de forma natural.

El proceso logra concentraciones de ácido málico cercanas a 11 g/L en 24 horas, una de las más elevadas reportadas usando glicerol como materia prima

Durante esta fase, los investigadores alcanzaron producciones de ácido málico cercanas a 11 gramos por litro en aproximadamente 24 horas. Según el catedrático de la UCA Jorge Bolívar, “esto supone la mayor concentración reportada producida en bacterias usando glicerol como fuente de carbono”, además de comprobarse la estabilidad del sistema durante al menos 72 horas.

En una segunda etapa, el ácido málico generado sirve como sustrato para la bacteria Rhodobacter capsulatus, que produce hidrógeno mediante fotofermentación, un proceso impulsado por la energía de la luz. “De esta forma, el sistema posibilita que en una misma factoría se pueda producir biodiésel y, con los desechos de fabricación, obtener hidrógeno como fuente de energía”, explica Bolívar.

Simplificación del proceso y reducción de costes

Una de las principales innovaciones del estudio es que no es necesario purificar el ácido málico antes de su utilización en la segunda fase. La bacteria fotosintética puede emplear directamente los compuestos presentes en el medio de fermentación, lo que simplifica el proceso y reduce costes operativos.

El sistema evita etapas de purificación intermedia, lo que reduce costes y facilita su futura aplicación industrial

Para el desarrollo experimental, el equipo utilizó microbiorreactores avanzados del Instituto de Investigación de Biomoléculas (INBIO) de la UCA, que permiten controlar variables como temperatura, oxígeno y pH. Según Antonio Valle, coautor del estudio, “este proceso es incluso más eficiente que usar glicerol puro”.

Valorización de residuos y transición energética

El hidrógeno está considerado un vector energético clave por su capacidad de generar energía sin emisiones directas de CO₂. Sin embargo, actualmente la mayor parte se produce a partir de combustibles fósiles, lo que limita su contribución a la descarbonización.

En este contexto, el desarrollo de métodos sostenibles para su producción es un reto prioritario. El proceso planteado por la UCA contribuye a valorizar un residuo abundante como el glicerol, del que se generan más de 50 millones de toneladas anuales a nivel global. “Su acumulación representa un desafío para la sostenibilidad del sector”, señala Bolívar.

Muestras de microorganismos obtenidas en el proceso de investigador.

Aunque el sistema requiere aún optimización y validación a mayor escala, los investigadores apuntan a su potencial para integrarse en modelos de economía circular dentro de biorrefinerías. Paralelamente, el equipo trabaja en nuevas líneas de investigación para producir hidrógeno a partir de otros residuos, como el bagazo de cerveza.

El estudio ha sido publicado en la revista Microbial Cell Factories y ha contado con financiación de la Junta de Andalucía y la Cátedra Fundación Cepsa.