Los investigadores han desarrollado una tecnología de bajo coste para reducir el ensuciamiento de los fotobiorreactores, lo que facilita la conversión eficaz de los gases de efecto invernadero en productos valiosos.

Las algas cultivadas en tanques o tuberías transparentes con un suministro de dióxido de carbono pueden convertir el gas de efecto invernadero en otros compuestos valiosos, como suplementos dietéticos o combustible. Sin embargo, este procedimiento conduce a la acumulación de algas en las superficies, lo que reduce la eficiencia y requiere una limpieza frecuente y laboriosa.

Los investigadores del MIT han ideado una tecnología de bajo costo para reducir las incrustaciones, lo que permite la conversión eficiente de los gases de efecto invernadero en productos valiosos. El revestimiento de retención de carga en contenedores transparentes de bajo voltaje puede limitar el ensuciamiento. Las pruebas de laboratorio exitosas muestran potencial para su aplicación comercial en unos pocos años. Incluso si se reducen las emisiones, los gases de efecto invernadero permanecerán durante siglos. Se necesitan tecnologías de emisiones negativas para eliminarlas del aire/océano o evitar su liberación de las fuentes. Los métodos biológicos para reducir el CO2 generalmente involucran árboles, pero las algas marinas absorben el 50% del CO2 global y crecen de 10 a 50 veces más rápido que las plantas terrestres.

Las algas son ricas en nutrientes y pueden producir más nutrientes por unidad de tierra que algunos cultivos. Las algas adheridas a los humos de las centrales eléctricas pueden consumir CO2, nitrógeno y óxidos de azufre. Las especies de microalgas producen 1 kg por cada 2-3 kg de CO2 y pueden usarse para biocombustibles, Omega-3 o alimentos. Los ácidos grasos omega-3 son un suplemento dietético de alto valor que el cuerpo no puede fabricar y debe obtenerse de los alimentos. El crecimiento de algas comerciales ocurre principalmente en estanques o tubos transparentes de fotobiorreactores. Si bien este último puede producir de siete a diez veces más por unidad de tierra, la limpieza frecuente debido a la acumulación en superficies transparentes dificulta la productividad e incurre en costos operativos. Diseño del sistema de límites de ensuciamiento; las tuberías no pueden ser demasiado pequeñas.

El equipo usó la carga eléctrica negativa natural de las células de algas en la superficie de su membrana para evitar el ensuciamiento. Para ahuyentar las células de algas de las paredes de los recipientes, se requiere un material dieléctrico de alto rendimiento con alta permitividad para crear un campo eléctrico. Los intentos anteriores de aplicar voltaje a los biorreactores han utilizado superficies conductoras. Sin embargo, el equipo utilizó superficies no conductoras para lograr una repulsión electrostática pura, creando un campo de fuerza que evita que las algas toquen y sean golpeadas por la superficie. Se ha demostrado que dos materiales dieléctricos, el vidrio y la afnia, son más efectivos para reducir las incrustaciones que los plásticos tradicionales. Una capa muy fina de 10 a 20 nanómetros sería suficiente para cubrir todo el sistema.

El sistema podría atraer o repeler células invirtiendo el voltaje para aplicaciones, como el uso de células humanas para construir órganos artificiales. Este estudio aborda los cuellos de botella de bioincrustaciones para fotobiorreactores.

Referencia: Victor J. Leon et al, Control electrostático de baja potencia sintonizable externamente de la adhesión celular con películas dieléctricas de nanómetros de alta k, Materiales funcionales avanzados (2023). DOI: 10.1002/adfm.202300732