Una investigació coordinada per la Universitat de València descobreix bacteris que podrien millorar la producció de biogàs

Científics del projecte europeu de recerca Micro4Biogas, coordinats pel professor de la Universitat de València Manuel Porcar, han descobert i caracteritzat un nou ordre taxonòmic de bacteris que s'especialitzen en la descomposició de la matèria orgànica i que podrien tindre la clau per a millorar la producció de biogàs. L'ordre, que han anomenat Darwinibacteriales, és un dels grups taxonòmics més abundants en els reactors anaerobis, però fins ara no s'havia caracteritzat en profunditat.

El descobriment va ser realitzat per investigadors d'Alemanya, els Països Baixos i Espanya. Aquests últims són integrants de l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio, UV-CSIC) i de l’empresa Darwin Bioprospecting Excellence, ambdues institucions ubicades al Parc Científic de la Universitat de València. Els científics van prendre 80 mostres de matèria orgànica en descomposició a partir de 45 plantes de producció de biogàs a gran escala (a Alemanya, Països Baixos i Àustria) i van aplicar la seqüenciació d'ADN per estudiar la seua composició microbiana. Sorprenentment, membres de Darwinibacteriales (anteriorment conegut com MBA03) estaven presents en les 80 mostres, malgrat les diferències i la distància entre aquestes plantes.

Els investigadors estaven buscant els principals agents microbians implicats en la digestió anaeròbica, un procés pel qual la matèria orgànica es degrada i es transforma en un gas energètic que es pot utilitzar com a combustible: el biogàs. Aquest procés es considera una «caixa negra», ja que el paper i la dinàmica de la majoria dels microorganismes implicats són desconeguts. La millora de la producció de biogàs constituiria un canvi fonamental en la indústria energètica, reduint la dependència dels combustibles fòssils i l'energia importada, però la manca d'investigació en la microbiologia del procés continua limitant la implantació de la tecnologia.

“Això és un molt bon exemple d'una cosa que estava davant dels nostres ulls, que és essencial per a la producció de biogàs, però que romania oculta”, afirma Manuel Porcar, de la Universitat de València, coordinador científic del projecte Micro4Biogas i coautor dels articles. “El nostre treball mostra la punta d'un iceberg microbià que probablement té la clau per a millorar la producció de biogàs, però que mai s'havia caracteritzat a nivell genòmic.”

Amb aquest descobriment, els científics del consorci Micro4Biogas estan a punt de crear comunitats adaptades i supereficients de microbis productors de biogàs. El seu objectiu és fer que les plantes de biogàs siguen més robustes i menys dependents de les subvencions per a funcionar a nivell industrial, proporcionant un impuls a les energies renovables a tot el món.

Un grup de microbis passat per alt

Per entendre la composició i la diversitat de les comunitats microbianes presents en totes les mostres recollides, es va realitzar una anàlisi taxonòmica, seqüenciant un gen específic (el gen 16S ribosomal) per a tota la mostra. Els resultats es van comparar amb bases de dades de referència per a determinar quines espècies o tàxons hi havia presents i la seua abundància relativa.

MBA03 havia sigut descrit anteriorment com un grup de bacteris no cultivats (aquells que no creixen al laboratori), però cap grup de recerca li havia prestat l’atenció necessària. "En general, MBA03 es detecta quan s’analitzen microbiomes de digestió anaeròbica a través de la seqüenciació del gen 16S ribosomal", explica Adriel Latorre, director del Departament de Genòmica de Darwin Bioprospecting Excellence i autor principal de l'estudi.

Per dur a terme una recerca en profunditat sobre aquest grup desconegut, es van seqüenciar completament 30 mostres on s'havia confirmat la presència de MBA03. “Però sorprenentment, quan vam analitzar els metagenomes complets de les 30 mostres, no vam detectar MBA03 en cap d'elles. Això va revelar una limitació tècnica: el genoma d'aquest bacteri no estava disponible a les bases de dades. A partir d'aquest moment, el nostre objectiu era clar: havíem d'aïllar el genoma de MBA03 i descriure'l en profunditat”, diu Latorre.

Utilitzant el conjunt de dades de Micro4Biogas, es va corroborar que MBA03 constitueix un nou ordre: Darwinibacteriales. Un ordre és el grup taxonòmic que engloba a families, gèneres i espècies. Els científics sospiten que una família en particular dins d'aquest nou ordre (la família Darwinibacteriaceae) treballa en col·laboració mutualista amb els arqueus, un altre tipus de microorganismes implicats en la digestió anaeròbica. Els bacteris produeixen compostos metabòlics que els arqueus utilitzen per generar el gas metà (component principal del biogàs). Això coincideix amb estudis anteriors que van establir una correlació entre l'abundància de MBA03 i la producció de biogàs. Si es confirma, aquests bacteris seran un objectiu molt prometedor per al desenvolupament d'estratègies per a augmentar i millorar la producció de biogàs.

Projecte Micro4Biogas

Micro4Biogas és un projecte finançat per la UE (H2020, acord de subvenció 101000470) que treballa per a desenvolupar consorcis microbians que augmenten la producció de biogàs.

Aglutinant 15 institucions de 6 països (incloses universitats, empreses i el govern local d'una ciutat espanyola on es construirà una planta de biogàs d'avantguarda), el projecte té com a objectiu augmentar el rendiment, la velocitat, la qualitat i la reproductibilitat de la producció de biogàs, consolidant aquesta energia renovable com una opció mediambiental, política i econòmicament viable.