Un equipo de investigación de la Universidad de Nebraska-Lincoln ha realizado un hallazgo significativo en el ciclo global del carbono, identificando microorganismos que disuelven carbonatos, lo que aporta una nueva perspectiva sobre el flujo de carbono en el medio ambiente y ofrece información crucial para el desarrollo sostenible de fuentes de bioenergía.
La publicación reciente del equipo en la revista Communications Earth & Environment representa uno de los primeros estudios que demuestran que los metanógenos—microorganismos comunes en entornos de baja oxigenación como lagos, humedales, acuíferos y suelos variados—pueden impulsar su crecimiento al consumir hidrógeno y disolver carbonato de calcio, uno de los minerales más abundantes de la Tierra. Este proceso metabólico produce metano, que no solo se presenta como biofuel sino también como un potente gas de efecto invernadero.
Reevaluando la Estabilidad de los Carbonatos
Según Karrie Weber, profesora de ciencias biológicas y ciencias de la Tierra y la atmósfera, este estudio es una de las primeras demostraciones de disolución microbiana de carbonato de calcio a un pH elevado. Junto con Nicole Fiore, investigadora y exestudiante de posgrado en ciencias biológicas, lideraron un proyecto que culminó más de una década de trabajo en la universidad, implicando a numerosos estudiantes de posgrado y postdoctorales.
Este hallazgo desafía la creencia predominante de que los minerales carbonatados, que contienen aproximadamente el 80% del carbono de la Tierra, son estables a niveles de pH elevados. La posible inestabilidad de estos minerales sugiere que, en ciertos lugares donde se almacena carbono en forma de carbonatos y existen condiciones que favorecen la vida microbiana, el carbono secuestrado podría convertirse en metano, especialmente en reservorios de energía subterránea de hidrógeno.
La investigación comenzó con una muestra de barro de un suelo húmedo salino alcalino en Lincoln. Los investigadores ya sabían que los metanógenos presentes en la muestra consumirían hidrógeno, pero no conocían su capacidad para disolver el carbonato de calcio y generar metano. Para responder a esta interrogante, crearon condiciones de cultivo especiales que incluían hidrógeno y carbonato de calcio, un entorno diseñado para eliminar microorganismos incapaces de utilizar el carbonato.
Tras el proceso de cultivo, sobrevivió una pequeña comunidad de microorganismos, cuyos genomas fueron secuenciados utilizando una técnica llamada metagenómica de resolución genómica. Esta comunidad contenía no solo metanógenos, sino también cinco tipos de bacterias. Los investigadores pudieron visualizar estos microorganismos utilizando un microscopio de CARS (dispersión Raman coherente anti-Stokes), parte del Laboratorio de Nanoingeniería Asistida por Láser de Nebraska, demostrando que los microbios estaban adheridos a la superficie del mineral de carbonato.
El impacto del metabolismo de los metanógenos en el ámbito de la bioenergía es notable. Los investigadores están cada vez más interesados en el uso del hidrógeno natural como combustible limpio; de hecho, Nebraska alberga el primer pozo de Estados Unidos perforado para encontrar hidrógeno natural. Weber subraya la importancia de determinar hasta qué punto los procesos microbianos pueden afectar los reservorios de hidrógeno subterráneo. Además, se plantea la posibilidad de que el metano producido por los metanógenos pueda ser aprovechado como una alternativa al gas natural, además del hidrógeno subterráneo.
El siguiente paso, según Weber, consiste en identificar qué otros materiales carbonatados son capaces de disolver los metanógenos y buscar biosignaturas que confirmen que el proceso de disolución está ocurriendo en el medio ambiente, no solo en el laboratorio. El equipo cree que este fenómeno probablemente se esté produciendo a nivel mundial, ya que tanto los carbonatos como los metanógenos suelen coexistir en muchas ubicaciones del planeta.
Este estudio no solo tiene implicaciones locales, sino que aporta un conocimiento con relevancia global, subrayando la importancia de la investigación en los procesos biológicos que afectan nuestras reservas de carbono.
