Asociación Española de Geotermia

Energía geotérmica

Biogeotermia y biogeografía microbiana, los primeros pasos.

Muchas publicaciones, como algunas de las que pueden encontrarse en esta web, indican que existe una íntima relación entre la biología y la geotermia. Los límites de la biosfera se extienden pues en el subsuelo donde la geotermia se presenta como uno de los pilares de las energía limpias y renovables por su ubicuidad y potencial energético, entre otros factores. La mayoría de herramientas e instrumentos utilizados en sondeos, perforaciones, prospecciones y medidas físico-químicas de parámetros de interés en geotermia necesitan de una precisión, fiabilidad, resistencia y constante mejora. Así, la relación entre biología y geotermia se denomina biogeotermia, cuya definición y teorías se explican en la página siguiente: https://geotermia.ch/biogeotermia/

Esta breve revisión trata de un artículo de biogeografía microbiana realizado en Nueva Zelanda con 925 muestras de agua tomadas de puntos clientes con el fin de establecer ecosistemas geotérmicos.

Lugar de toma de muestras del estudio de interés.

Este trabajo buscó establecer cuales eran los factores que determinan patrones biogeográficos que expliquen los diferentes ecosistemas geotérmicos. Esto es posible gracias al estudio de parámetros biológicos, estudio de bacterias y arqueas (por medio de amplificación del gen que codifica para la proteína ribosómica 16S) y físico-químicos, como temperatura y acidez (entre 1 y 9.7). Las muestras fueron tomadas en unos 1000 puntos calientes (1000 Springs Project), donde el contexto geológico dominante es el volcánico. Estas eran pues muestras de agua (facilitando así el análisis de datos con respecto a la complejidad de muestras del subsuelo con agregados densos) de pozos geotérmicos naturales presentes entre el lago Taupo y la bahía de Plenty al noreste de Nueva Zelanda en la conocida como Zona Volcánica del Taupo (TVZ, siglas en inglés).

Se ha determinado que en estos puntos de toma de muestras, la diversidad de microorganismos depende mayoritariamente de temperatura y acidez. Los resultados mostraron que a temperaturas inferiores a 70ºC el factor que explica la biodiversidad de microorganismos es la acidez y que si el pH se torna más alcalino, la diversidad aumenta. Esto se debe al hecho de que la disponibilidad de protones determina la disponibilidad de nutrientes, la solubilidad de metales, etc. Así, la termofilia (a menos de 70ºC) de los microorganismos en estos puntos conduce a la acidofilia.

Por otro lado, existe una fuerte relación entre temperatura y diversidad de microorganismos como se ha visto en sedimentos de muestras de puntos calientes aunque en este estudio no se llegó a esta conclusión. Se averiguó que la diversidad de arqueas se correlacionaba mayormente con la temperatura que la de las bacterias. A una temperatura mayor de 80ºC, la diversidad disminuía con el aumento de calor.

Se encontraron dos grupos mayoritarios de microorganismos (Phyla), Aquificae y Proteobacteria. Este último fue el mayoritario con una abundancia de más de un tercio de la diversidad total de microorganismos a temperaturas inferiores a 50ºC. Aquificae fueron los más abundantes en las muestras de puntos más calientes (>50ºC) pues son organismos termófilos cuya temperatura óptima se encuentra entre 65ºC y 85ºC. Se podría decir que ambos grupos se reparten dos nichos, temperaturas menores y mayores de 50ºC.

Tabla con los Phyla y géneros más abundantes en los puntos estudiados.
Análisis de diversidad en relación al punto de muestreo. El índice de Shannon mide la biodiversidad y se expresa con un número positivo, que en la mayoría de los ecosistemas naturales varía entre 0,5 y 5. Los valores normales están entre 2 y 3, mientras que valores inferiores a 2 se consideran bajos en diversidad y superiores a 3 son altos en biodiversidad.

Estos resultados, contribuyen a la construcción de la Biogeotermia pues existe una clara relación entre el subsuelo, además de las aguas que surgen de este, y los microorganismos que viven en él. Al determinar la mayoría de parámetros físico-químicos, que condicionan la distribución de los microorganismos existentes en estos tipos de ambientes, la Biogeotermia los utiliza para fines de ingeniería en geotermia.

Mediante biotecnología, se pueden modificar microorganismos para que cumplan funciones definidas como biosensores o biodetectores de materiales, radiación, magnetismo o temperatura. Cuando se realizan prospecciones, perforaciones o sondeos geotérmicos y se extrae material del subsuelo, el estudio de la diversidad biologica presente podría definir de antemano el contexto energético de este punto, y con varios puntos quizás una estimación tridimensional de varios parámetros de interés.

El uso de ciencia avanzada, de investigación en biología y en biogeotermia puede no sólo contribuir a la mejora de la técnicas, métodos, instrumentos, herramientas y medios actuales sino también a disminuir el impacto que algunas técnicas de introspección actuales tienen en el Medio Ambiente. La necesidad de métodos durables y responsables con la naturaleza es imperativa, de esta forma, no sólo la geotermia se presentaría como una energía más limpia y renovable sino que se crearía un precedente donde las herramientas utilizadas también son renovables. El futuro será renovable o no será.

José Martínez Magdaleno

Bibliografía

Power, J., Carere, C., Lee, C., Wakerley, G., Evans, D., Button, M., White, D., Climo, M., Hinze, A., Morgan, X., McDonald, I., Cary, S. and Stott, M. (2018). Microbial biogeography of 925 geothermal springs in New Zealand. Nature Communications, 9(1).

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