El investigador de Nibio Lu Feng y sus colegas de NIBIO y NMBU han documentado cómo se pueden usar procesos basados en biopelículas para producir biometano con más del 96% de pureza. Crédito: John Olav Oldtrøen
Nibio ha contribuido a desarrollar un método para convertir los gases de efecto invernadero como CO2 o CO en biometano, una fuente de energía renovable. Usando capas delgadas de microorganismos, las llamadas biopelículas, los gases de efecto invernadero pueden transformarse en combustible limpio.
Los gases a base de carbono como el dióxido de carbono (CO2) y el monóxido de carbono (CO) a menudo se asocian con la contaminación y el cambio climático. Pero, ¿qué pasaría si estos gases pudieran convertirse en algo útil, como el combustible limpio?
Esto es en lo que el Dr. Lu Feng y otros investigadores han estado trabajando. El objetivo de la colaboración ha sido desarrollar un nuevo método para producir biometano verde, una alternativa sostenible al gas natural.
A través de cinco artículos científicos, los investigadores han documentado cómo los procesos basados en biopelículas pueden usarse para producir biometano con más del 96% de pureza.
Los documentos aparecen en Biomasa y bioenergía, Journal of Environmental Chemical Engineering, Informes de tecnología de biorresource, Tecnología de biorresource y Biotecnología para biocombustibles y bioproductos.
Biopelícula diseñada para la conversión dirigida
Una biopelícula es una capa de microorganismos que crecen en superficies. Los microbios trabajan juntos y forman un tipo de comunidad que puede procesar gases y convertirlos en metano.
“En lugar de descomponer los desechos orgánicos, como se realiza en la producción tradicional de biogás, el método de biopelícula captura y procesa corrientes de gas utilizando microorganismos autoseleccionados que albergan una biopelícula delgada en condiciones libres de oxígeno”, explica el Dr. Feng.
“Las biopelículas están muy extendidas en la naturaleza”, continúa. “Nuestro objetivo ha sido diseñar la biopelícula para trabajar para nosotros para la conversión específica, ya sea mediante el uso de reactores de lecho fijos o en movimiento. Esto abre nuevas oportunidades para convertir los gases de impacto climático en energía valiosa”.
Entre otras cosas, los investigadores experimentaron con la adición de microorganismos seleccionados, un proceso conocido como bioaugmentación, para mejorar la producción de metano.
“Al introducir microbios específicos que producen metano en los reactores, pudimos dirigir el proceso hacia una conversión de CO₂ más eficiente”, dice el Dr. Feng.
Pequeñas piezas de plástico de la tecnología Biowater llamadas portadores de biopelículas, que se usan ampliamente en los sistemas de tratamiento de agua y desechos. Estos proporcionan una superficie donde las bacterias útiles pueden crecer y llevar a cabo su función de manera eficiente. Crédito: Lu Feng
Los reactores de biopelículas mantienen una alta calidad de metano y tolerancia
El investigador dice que las biopelículas que han desarrollado proporcionan un proceso estable y eficiente.
“Ayudan a retener los microbios, mejorar el contacto de gas -líquido y aumentar en gran medida la superficie de contacto para la reacción. También toleran sustancias nocivas que de otro modo interrumpirían la producción de gas”.
En particular, las biopelículas pueden ayudar a manejar desafíos como altos niveles de amoníaco e sulfuro de hidrógeno (H2S). Estas son sustancias que a menudo se encuentran en las corrientes de gas industrial y pueden ser problemáticas en los biorreactores convencionales.
“En uno de nuestros estudios, probamos cómo los reactores de biopelículas manejan H2S, que es un gas tóxico que puede reducir significativamente la producción de metano”, dice el Dr. Feng.
“Los resultados mostraron que los sistemas sin biopelículas perdieron hasta el 30% del metano, mientras que los reactores de biopelículas mantuvieron una alta calidad de metano incluso con un contenido de H2S extremadamente alto”.
Los investigadores también examinaron el efecto del amoníaco, que generalmente inhibe la producción de metano. En este estudio, utilizaron un tipo de reactor llamado ANMBBR (reactor de biopelícula de lecho en movimiento anaeróbico), y descubrieron que las biopelículas podían producir metano incluso a altas concentraciones de amoníaco.
“Se puede acumular al alto amoníaco cuando se usan lodos de pescado, lodos de animales o desechos de alimentos para producir biogás”, dice el Dr. Feng.
“Nuestro análisis mostró que la biopelícula contenía microbios que tolera el amoníaco, incluido un grupo llamado metanothermobacter, que puede usar H2 y CO2 para producir metano”.
Desbloquea un gran potencial de sustratos no convencionales
En otro estudio, los investigadores probaron el método de biopelícula sobre síngeas, una combinación de hidrógeno y monóxido de carbono.
“Esto podría desbloquear el potencial de usar desechos para producir biometano, por ejemplo, desechos plásticos y biomasa leñosa, que en circunstancias normales no se degrada en un bioprocesos”, dice el Dr. Feng.
Los investigadores encontraron que agregar hidrógeno adicional podría aumentar la producción de metano.
Demasiado hidrógeno, sin embargo, condujo al desequilibrio en el proceso.
“Esto muestra que los reactores de biopelículas tienen un gran potencial, pero también que requieren un control cuidadoso para funcionar de manera óptima a una escala industrial”, dice el Dr. Feng.
“Los procesos basados en biopelículas ofrecen una plataforma robusta y flexible para la producción futura de biogás. Esto podría convertirse en una contribución importante para reducir las emisiones de gases nocivos mientras produce energía renovable”, agrega.
Más información: Getachew Birhanu Abera et al, Impacto del sulfuro de hidrógeno en la biometanación y los posibles mecanismos de mitigación, biomasa y bioenergía (2025). Doi: 10.1016/j.biombioe.2025.108051
Getachew Birhanu Abera et al, mitigando la inhibición del amoníaco en la biometanación in situ utilizando el reactor de biopelícula de lecho en movimiento anaeróbico, Journal of Environmental Chemical Engineering (2025). Doi: 10.1016/j.jece.2025.118355
Begüm Bilgiç et al, Syngas Biometanation utilizando reactor de lecho de goteo, impacto de la adición de hidrógeno externo a alta velocidad de carga, informa Bioresource Technology (2025). Doi: 10.1016/j.biteb.2025.102197
Lu Feng et al, bioaugmentación por metanógenos hidrogenotróficos enriquecidos en reactores de lecho de goteo para la conversión de H2/CO2, tecnología de bioresource (2024). Doi: 10.1016/j.biortech.2024.131225
Getachew Birhanu Abera et al, Aplicación de biopelículas para la digestión anaerobia: una revisión sistemática y un caso de escala industrial, biotecnología para biocombustibles y bioproductos (2024). Dos: 10.1186/s13068-024-02592-4
Proporcionado por Nibio – Instituto Noruego de Investigación de Bioeconomía
Cita: la biopelícula delgada puede transformar CO₂ en energía renovable (2025, 6 de agosto) Recuperado el 6 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-thin-biofilm-renowable-energy.html
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