Existe una clase de algas verdes que tiene el potencial de revolucionar los esfuerzos de sostenibilidad. Estas son llamadas diatomeas y abundan en la naturaleza.
Potencial de las diatomeas
Las diatomeas tienen estructuras que podrían utilizarse para productos de alto valor y respetuosos con el medio ambiente, tecnologías para limpiar nuestro aire y nuevos métodos para purificar el agua.
Las micro/nanoestructuras tridimensionales jerárquicas de las diatomeas las convierten en un biomaterial prometedor para la fabricación de nanomateriales, la producción de productos farmacéuticos o nutracéuticos bioactivos y la eliminación de microcontaminantes.
Además, la biomasa residual de las diatomeas podría convertirse en fuentes de energía verde, reduciendo futuras emisiones de carbono.
Pero antes de que podamos cosechar los beneficios de este tipo de sostenibilidad circular, los investigadores deben saber cómo cultivar diatomeas en poblaciones grandes y controladas.
Ahí es donde Zhiqiang Hu, de Mizzou Engineering de la University of Missouri.
Hu es miembro de AAAS y profesor William Andrew Davidson en ingeniería civil y ambiental, y tiene una serie de artículos recientes que exploran el poder de las diatomeas para cambiar el mundo.
Microestructuras personalizadas de las diatomeas
En su último artículo, Hu y Yan Li, demostraron cómo producir microestructuras de diatomeas personalizadas variando un parámetro operativo del biorreactor, conocido como tiempo de retención de sólidos (SRT).
El SRT se relaciona con la tasa de crecimiento de los microorganismos y afecta la forma en que las sustancias se degradan en el agua.
Al cambiar el tiempo de retención de los sólidos, su equipo pudo alterar las características de las diatomeas, como su forma y el tamaño de los micro/nano poros, para optimizar sus propiedades, controlar su crecimiento y producirlas en masa.
“Las diatomeas viven de forma natural en el medio ambiente, pero no existe una forma sistemática desde un enfoque de ingeniería para cosecharlas después de cultivarlas a gran escala”, dijo Hu.
“Por primera vez, tratamos de mostrar cómo el uso de prácticas operativas de ingeniería estándar (parámetros importantes como SRT) puede crear estructuras que se pueden usar para productos industriales y de consumo en el futuro”.
Diatomeas para eliminar trazas de medicamentos
Hu enfatizó que hay muchos usos para las diatomeas. Uno de los objetivos es usarlos para diseñar nanomateriales y nanodispositivos.
La materia orgánica natural (NOM), como los ácidos húmicos, los ácidos fúlvicos y los ácidos tánicos, están omnipresentes en los cuerpos de agua y dificulta la fotodegradación de los productos farmacéuticos y de cuidado personal.
El año pasado, Hu y su equipo publicaron un estudio que demuestra cómo transformar estas nanoestructuras en un metamaterial que elimina trazas de moléculas farmacéuticas del agua, un problema creciente en el agua potable.
Estos resultados potenciales podrían cambiar fundamentalmente nuestro entorno.
Las diatomeas también podrían usarse en tecnologías ecológicas que eliminen las emisiones de carbono existentes en el aire.
“Además, las algas en sí mismas se consideran un excelente candidato para la fijación de dióxido de carbono y los biocombustibles” destacó Hu.
“Por ejemplo, podemos usar la biomasa residual de la digestión anaeróbica, un proceso que ocurre cuando los microbios se descomponen y producen biogás que podría capturarse para uso energético”.
“Esta es la razón por la que investigamos algas/diatomeas, por la que queremos realizar estudios significativos para avanzar en las tecnologías de bioenergía y bioproductos”, indicó Hu.
“Estas algas verdes son importantes para productos de alto valor, así como para abordar el calentamiento global y el cambio climático. Pueden ayudarnos a llegar a una economía circular sostenible”.
Referencias
Yan Li, Chiqian Zhang, Xiaoqing He, Zhiqiang Hu. Solids retention time dependent, tunable diatom hierarchical micro/nanostructures and their effect on nutrient removal. Water Research, Volume 216, 2022, 118346, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118346.
Yan Li, Chiqian Zhang, Zhiqiang Hu. Selective removal of pharmaceuticals and personal care products from water by titanium incorporated hierarchical diatoms in the presence of natural organic matter. Water Research, Volume 189, 2021, 116628, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116628.
