Producción Biológica de Hidrógeno V - Water-shift reaction biológica

La water-gas shift reaction es un proceso bien conocido en la industria química para la obtención de H₂ a partir de agua y CO:

CO + H₂O → CO₂ + H₂

Algunas bacterias como Rhodospirillum rubrum, Rubrivivax gelatinosus o la termófila Carboxydothermus hydrogenoformans son capaces de realizar el mismo proceso.

Esta reacción presenta una elevada eficiencia en algunos microorganismos. Rubrivivax gelatinosus es capaz de convertir cerca del 100% del CO del que disponga. Además, la síntesis de hidrógeno por este sistema es resistente al oxígeno, lo que era un problema en los sistemas anteriormente expuestos.

A primera vista el proceso pueda parecer poco prometedor al requerir CO, muy escaso en la naturaleza y producir CO₂, un gas de efecto invernadero. Sin embargo existen procesos para los que esta reacción sería tremendamente interesante. Por ejemplo, en el steam methane reforming (proceso para producir hidrógeno a partir de metano) la segunda fase es idéntica a este proceso biológico, pero requiere una inmensa cantidad de energía para alcanzar la temperatura de reacción. Por su parte, la water-gas shift reaction biológica se lleva a cabo a temperatura ambiente.

Rhodospirillum rubrum, uno de los organismos de este tipo más estudiados presenta dos inconvenientes: necesita luz para producir hidrógeno y es inhibida por presiones parciales de CO de sólo 0,2 atm en el medio.

Por último, un análisis económico de la producción de H₂ por este sistema llevado a cabo por un grupo de investigación de USA en 2003, mostró que cuando la concentración de metano está por debajo del 3% es más barato producir el hidrógeno por este método que por su homólogo químico. Y, con un contenido de hasta el 10% de metano, el proceso biológico podría ser económicamente competitivo.

Comparativa de costes de producción

De Wolfrum et al (2003).