Producción Microbiana de Metano a Partir de Electricidad

Según el descubrimiento de un equipo de ingenieros de la Universidad Estatal de Pensilvania, cierto microbio puede aprovechar la electricidad para convertir de manera directa el dióxido de carbono y el agua en metano, sin generación de hidrógeno, constituyendo así una fuente de energía portátil y dejando un balance potencialmente neutro de carbono.


Los investigadores han descubierto que la arquea por ellos estudiada, utilizando aproximadamente la misma energía eléctrica que se utiliza en las células de electrólisis microbiana, puede emplear la corriente para convertir el dióxido de carbono y el agua en metano, sin la presencia de material orgánico alguno, ni tampoco de bacterias o hidrógeno, cuya presencia es bastante usual en las células de electrólisis microbiana.

Esta arquea es capaz de aceptar los electrones directamente, y de utilizarlos para crear metano. Bruce E. Logan, profesor de ingeniería medioambiental, y sus colaboradores Shaoan Cheng, Defeng Xing, y Douglas F. Call, han confirmado que los organismos microscópicos produjeron el metano.
Los investigadores crearon una célula de dos compartimientos con un ánodo inmerso en agua en un lado de la cámara y un cátodo inmerso en agua, nutrientes inorgánicos y dióxido de carbono, en el otro lado de la misma. Aplicaron voltaje, pero registraron sólo una ínfima corriente eléctrica. Luego, los investigadores cubrieron el cátodo con el biofilm de arqueas, y no sólo la corriente fluyó por el circuito, sino que la célula produjo metano.

La única forma de obtener corriente con el voltaje utilizado por los investigadores era que los microbios aceptaran los electrones directamente.

La reacción electroquímica tiene lugar sin la presencia de ningún metal precioso como catalizador, y a un nivel más bajo de energía que el empleado para convertir el dióxido de carbono en metano mediante métodos convencionales no biológicos.

En estas células, la eficiencia de producción de metano a partir de electricidad es de aproximadamente un 80 por ciento.

El proceso no secuestra carbono, pero convierte al dióxido de carbono en un combustible. Si se quema el metano y se captura al dióxido de carbono, el proceso puede dejar un balance neutro de carbono.

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• Scitech News

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Descubren Hielo Pentagonal

Usualmente el agua se cristaliza en forma de anillos hexagonales, pero unos científicos en la Universidad de Liverpool han descubierto una cadena de hielo de cinco lados que rompe con las reglas usuales.

Los investigadores, en colaboración con expertos del University College de Londres y del Instituto Fritz Haber en Berlín, reprodujeron los primeros momentos de la condensación del agua, un proceso vital para la formación de nubes en la atmósfera, analizando cómo hielo y agua interactúan sobre una superficie plana de cobre. Raramente el hielo ha sido observado a nanoescala con anterioridad, y el equipo descubrió una estructura de cadena unidimensional construida a partir de anillos con forma de pentágonos, en lugar de las estructuras hexagonales presentes en estructuras de hielo comunes, como los copos de nieve.

Este descubrimiento podría conducir a los científicos a desarrollar nuevos materiales para sembrar nubes y provocar la lluvia. La siembra de nubes es una forma de modificar el clima local en la que, dispersando sustancias en el aire que modifican las partículas de las nubes, se logra alterar la cantidad o el tipo de precipitación que cae de éstas. Este proceso puede incrementar las cantidades de lluvia y nieve, pero además puede ser utilizado para eliminar el granizo y la niebla. Las sustancias utilizadas en la actualidad para sembrar nubes son escogidas para operar con hielo hexagonal, pero este trabajo sugiere que el proceso podría igualmente funcionar bien usando materiales que operan con otras estructuras.
El agua es un material ubicuo fundamental para muchas reacciones químicas y biológicas, pero su influencia es con frecuencia indirecta y difícil de comprender. El agua al solidificarse suele tomar formas hexagonales, como las vistas en los copos de nieve, aún cuando esta investigación ha mostrado que la intricada estructura a nanoescala del hielo puede ser construida a partir de pentágonos unidimensionales.

La nueva investigación ayudará a mejorar los conocimientos sobre cómo son gobernados los patrones estructurales del hielo y cómo está estructurada el agua en las interfaces de metal.

Con una mejor comprensión sobre cómo se forman los cristales de hielo en la atmósfera superior, sería posible desarrollar materiales nuevos y más baratos utilizables en cualquier punto del globo terrestre para sembrar nubes y modificar patrones meteorológicos.

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• U. Liverpool

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Inesperada Longevidad de Semillas de Arboles

Las semillas de algunas especies de árboles en la selva tropical panameña pueden sobrevivir durante más de 30 años antes de germinar. Eso es diez veces más tiempo del que los botánicos creían.

Utilizando un equipamiento especial para medir la cantidad de carbono-14 en las semillas de los árboles Croton billbergianus, Trema micrantha y Zanthoxylum ekmannii, el científico Tom Brown del laboratorio Nacional Lawrence Livermore y su colega James Dalling de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, descubrieron que las semillas sobrevivían en el suelo durante 38, 31 y 18 años respectivamente.

Estudios demográficos anteriores sobre árboles de esas clases demostraron que la persistencia de las semillas (la habilidad de sobrevivir en el suelo esperando condiciones favorables para la germinación), suele ser corta, de unos pocos años como máximo

Pero en los bosques tropicales de la isla de Barro Colorado, en Panamá, Brown y Dalling descubrieron que las semillas de algunos de esos árboles permanecen viables durante muchos años. Estas semillas, enterradas a unos pocos centímetros de la superficie, pueden sobrevivir mucho más tiempo del que se creía posible.

Para incrementar la probabilidad de hallar semillas viejas, Brown y Dalling utilizaron datos sobre una porción de selva para localizar sitios ocupados 20 años atrás por especies que se suponían capaces de una larga persistencia de sus semillas.

El resultado es sorprendente. Los modelos demográficos sugieren que estas especies no se beneficiarían de una larga persistencia de sus semillas, y los científicos dudaban incluso de la capacidad de las semillas de dichas especies para sobrevivir más allá de un tiempo breve. Las semillas que se dispersan sobre la superficie del suelo o a poca profundidad bajo él suelen convertirse en alimento para insectos, y se exponen a diversos agentes patógenos que proliferan en los suelos tropicales húmedos.

Los resultados muestran que las semillas enterradas podrían ser una reserva importante de la diversidad genética de poblaciones de ciertas especies de árboles y también podrían ser tan importantes para la conservación de hábitats fragmentados como lo es la dispersión de semillas a larga distancia.

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• LLNL

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Proteínas Vitales Para el Parásito de la Malaria

Un equipo de investigadores en la Universidad de Pensilvania ha descubierto que los parásitos de la malaria se apropian de ciertas proteínas de las células del individuo invadido, para asegurar su supervivencia y proliferación. El hallazgo puede conducir a nuevas maneras de controlar las enfermedades que estos parásitos causan.


Esas nuevas estrategias se basarían en colocar obstáculos en el ciclo que emplean los parásitos para destruir a sus víctimas.

El estudio fue dirigido por Doron Greenbaum, Profesor de Farmacología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Pensilvania.

El equipo descubrió que, para lograr una infección exitosa, los parásitos de la malaria dependen de una enzima robada de las células del individuo invadido. Históricamente, muchos investigadores se han concentrado en desarrollar maneras de evitar que los parásitos entren en las células de la víctima, pero el grupo de Greenbaum optó por investigar una vía alternativa de ataque: bloquear los parásitos dentro de ellas.

Esta línea de investigación comenzó con el Plasmodium falciparum, parásito que causa la forma más mortal de malaria humana. Todos los años, los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades notifican entre 350 y 500 millones de casos de malaria en el mundo, con más de un millón de personas fallecidas. En colaboración con el laboratorio del biólogo David Roos, de la Universidad de Pensilvania, el trabajo fue ampliado para incluir al Toxoplasma gondii, el cual causa una enfermedad parasitaria llamada toxoplasmosis, principal causa mundial de defectos congénitos, y peligrosa para las personas con sistemas inmunitarios comprometidos. Se calcula que más de 60 millones de personas que viven en EE.UU. son portadores de T. gondii.

Los científicos siempre sospecharon que los parásitos se auxiliaban de enzimas llamadas proteasas para escapar de la célula infectada, pero habían asumido que estas enzimas eran producidas por los propios parásitos. Nunca se había considerado que en vez de eso, los parásitos pudieran adueñarse de las proteasas de las células del individuo invadido.

Durante los 40 años anteriores, la malaria se ha vuelto cada vez más resistente a los fármacos que antaño mantuvieron a raya a esta devastadora enfermedad. Esa creciente resistencia ha resultado en un aumento alarmante de muertes. Elegir como blanco las proteínas del individuo invadido en vez de las del parásito mismo, podría disminuir las posibilidades para el parásito de desarrollar resistencia, ya que éste no tiene control genético sobre las proteínas de la víctima.

Información adicional en:

• U. Penn

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