Bactérias "elétricas" são o ingrediente chave em um novo processo desenvolvido pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, que recicla águas residuais da produção de biocombustíveis para gerar hidrogênio. O hidrogênio pode então ser usado para converter bio-óleo em combustíveis líquidos de alto grau, como gasolina ou diesel.

"Estamos resolvendo vários problemas ao mesmo tempo, "disse o pesquisador do ORNL Abhijeet Borole, que liderou um projeto plurianual para desenvolver o sistema.

A demonstração em escala de laboratório da equipe pode produzir 11,7 litros de hidrogênio por dia em taxas que são necessárias para aplicações industriais. Borole observa que, embora seja necessário mais trabalho para trazer a tecnologia à escala comercial, seu progresso demonstra o potencial da eletrólise microbiana para tornar as biorrefinarias mais eficientes e economicamente viáveis.

Muito parecido com uma refinaria de petróleo convencional, o conceito de biorrefinaria está focado na conversão de materiais vegetais em produtos de maior valor, incluindo combustíveis de hidrocarbonetos e produtos químicos.

A eletrólise microbiana é alimentada por eletrogênios - bactérias que digerem compostos orgânicos e geram uma corrente elétrica. Borole colocou essas bactérias para trabalhar na quebra de ácidos orgânicos em bio-óleo líquido que é produzido a partir de matérias-primas vegetais, como switchgrass. Normalmente, cerca de um quarto do bio-óleo líquido é água contaminada que contém ácidos corrosivos.

"Estamos levando esse lixo, que pode ser de 20 a 30 por cento da biomassa que você coloca no processo, fazendo hidrogênio a partir dele e colocando esse hidrogênio de volta no óleo, "Disse Borole.

O hidrogênio gerado pelos micróbios pode substituir a necessidade de gás natural, que é usado posteriormente no processo de produção para transformar o bio-óleo em combustíveis líquidos drop-in mais desejáveis.

"Você pode reciclar a água, produzir hidrogênio limpo e eliminar o gás natural, "Disse Borole.

Os pesquisadores desenvolveram um procedimento para evoluir e enriquecer uma comunidade bacteriana resistente que poderia tolerar os compostos tóxicos nas águas residuais do biocombustível. Esse equilíbrio delicado também envolveu a otimização do processo geral e dos parâmetros do sistema para permitir o sucesso da bactéria.

"Você está tentando extrair elétrons de centenas de compostos de maneira eficiente e produzir hidrogênio, "Borole disse." Como você faz isso quando os subprodutos da planta estão envenenando este alimento bacteriano? Você tem que encontrar uma maneira de negar ou neutralizar esse veneno e ser capaz de produzir esses elétrons ao mesmo tempo. "

Neste aplicativo, o veneno bacteriano vem na forma de produtos criados pela degradação da lignina, um polímero resistente encontrado nas paredes das células vegetais. Mas entender como construir e otimizar sistemas de eletrólise microbiana que podem tolerar e tratar águas residuais contaminadas pode ter benefícios fora da produção de biocombustíveis.

"Esses sistemas têm potencial para uma ampla variedade de aplicações, incluindo produção de energia, biorremediação, síntese química e nanomaterial, eletrofermentação, armazenamento de energia, dessalinização e tratamento de água produzida, "disse Alex Lewis, um aluno de doutorado do Centro Bredesen para Pesquisa e Educação Interdisciplinar da University of Tennessee.

A equipe de pesquisa agora está focada em concluir uma análise do ciclo de vida da tecnologia para avaliar suas emissões de gases de efeito estufa e o uso de água.