Aguas residuales, bacterias y electricidad

Recientemente ha salido a la luz información sobre la aplicación de las denominadas pilas de combustible microbianas al tratamiento de las aguas residuales. Se trata de un sistema que utiliza como combustible la materia orgánica contenida en las aguas residuales para generar una corriente eléctrica. Ya se está probando en laboratorios con aguas procedentes de la depuradora de Lyon (Francia).

 

[Grupo de Ingeniería Química. Universidad de Alcalá]

Con el mismo concepto que el de las pilas de hidrógeno que se prueba ya en coches, algunos laboratorios intentan desarrollar desde hace unos años otro tipo de células de combustible, en este caso microbianas.


Se trata de un campo muy novedoso, en el que un equipo de investigadores españoles del Centro de Astrobiología (CAB) y el Instituto de Electroquímica de la Universidad de Alicante, junto con otro argentino de la Universidad de Mar del Plata, ha dado un paso relevante: registrar con técnicas espectroscópicas la transferencia directa de electrones entre una bacteria viva y un electrodo de oro en un espacio de cinco nanómetros.

“Nunca antes se había conseguido visualizar de forma clara este proceso, pues dentro de una célula existen multitud de moléculas y no resulta sencillo saber cuáles son las importantes”, dice Juan Feliu, director del grupo de Electroquímica de Alicante.

Con este experimento, los investigadores consideran demostrado que bacterias como la Geobacter generan electricidad por proteínas de la superficie celular denominadas citocromos C, como explica otro de los científicos implicados, Abraham Esteve Núñez, bioquímico del CAB, que tuvo la oportunidad de mostrar los resultados del trabajo en el Primer Simposio Internacional sobre Pilas de Combustible Microbianas, celebrado recientemente en Pensilvania (EE UU). Esteve Nuñez trabajaba como postdoctoral en el laboratorio de la Universidad de Massachussetts (EEUU) que, en 2002, descubrió que se podía obtener electricidad de la bacteria Geobacter a partir de su simple contacto con un ánodo, sin recurrir a mediadores químicos.


Entonces se había constatado que este género bacteriano que habita en el subsuelo respira rocas en lugar de compuestos solubles, lo que significa que recurre a óxidos de hierro de la tierra como aceptadores de los electrones para oxidar la materia orgánica.

“El grupo de Massachussetts se planteó: ¿Si estas bacterias pueden transferir los electrones a las rocas, por qué no comprobamos si esto funciona también en contacto con un sólido como el grafito que conduce la electricidad?”, cuenta el bioquímico.

La idea funcionó y desde entonces investigadores de varios países intentan desarrollar una pila de combustible que genere electricidad a partir de la descomposición microbiana de la materia orgánica, como residuos vegetales o aguas residuales. Así lo intenta, por ejemplo, el investigador Francois Buret, del Laboratorio Ampere, en la Escuela Central de Lypn, que hace experimentos para generar electricidad con bacterias en una estación depuradora de esa ciudad francesa. “En el agua que llega a la depuradora está el alimento y sólo hay que esperar que trabajen las bacterias”.
Su grupo trabaja con distintos modelos de biopilas en la depuradora de algunas decenas de litros y el objetivo es obtener datos con vistas a la adaptación industrial de la tecnología.


“Tanto la pila de combustible de hidrógeno como la bacteriana se basa en una reacción de oxirreducción”, especifica Buret, “lo difícil es cómo conseguir que las buenas bacterias se peguen en el sitio adecuado, pues cuando se meten los electrodos en el efluente deben pasar varios días para producir energía”.

 

Aunque hace casi cien años que se describió por primera vez la generación de pequeñas corrientes eléctricas en presencia de microorganismos, no ha sido hasta ahora que ha comenzado a investigarse a fondo en los laboratorios y las pilas microbianas se encuentran todavía en fases muy iniciales. Aun así, como precisa Esteve Nuñez, en menos de cinco años la potencia eléctrica generada con estas biopilas se ha multiplicado por mil.


El mayor desafío ahora es que los ingenieros logren diseñar sistemas más eficientes y los científicos aprendan a sacar el máximo partido a las bacterias electrogénicas mejores.

¿Hasta dónde se puede llegar con las biopilas? ‘Dadas las altas necesidades energéticas de la sociedad actual, veo difícil el conseguir vivir de la electricidad generada por las bacterias’, reconoce Esteve Núñez, que considera que el interés de la tecnología se centra más bien en aprovechar la energía química contenida en los residuos o incluso en la posibilidad de desarrollar biosensores a escala nanométrica que puedan funcionar con electricidad de estos microbios. Él señala que, según estimaciones, con la energía contenida en las aguas residuales las bacterias podrían generar diez veces la electricidad que se necesita para su depuración en las plantas de tratamiento.


De forma esquemática, el sistema de las biopilas es tan simple como dos electrodos (ánodo y cátodo) y un biofilm de bacterias creciendo sobre ellos. ‘El sistema funciona como una pila de combustible en la que la bacteria hace el trabajo del catalizador’, detalla Juan Feliu, director del grupo de Electroquímica de la Universidad de Alicante.

Las pilas bacterianas pueden ser de dos tipos muy diferentes. La primera consiste en una especie de reactor con una cámara anódica (donde se opera la actividad bacteriana) y otra catódica, separadas por una membrana de intercambio catiónico. Ahora bien, la pila de combustible también puede emplazarse en un hábitat natural, para obtener la energía de comunidades bacterianas del propio lugar, que es lo que se denomina célula de combustible sedimentaria. En este caso se puede obtener la electricidad directamente del suelo, como subraya el bioquímico Esteve Nuñez.

 

 

 

En este enlace  podemos ver un video donde se puede ver una pila de combustible microbiana, alimentada con efluente de un tratamiento primario y que hace funcionar un pequeño ventilador.

 

Fuente: EL PAIS (Clemente Alvarez)

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Comentarios

Es interesante como la misma naturaleza se encarga de mejorar nuestro estilo de vida.

De seguir avanzando esta investigacion, causaria una gran revolucion y mejoras en nuestro planeta.

esto es una panacea,donde se logre llevar a unos pocos meses el `petroleo quedaria por el suelo.

Una batería o pila microbiana funciona mejor con Bacillus stratosphericus, una bacteria que viven en la estratosfera y que aterrizó en un río inglés. Con ella es posible la generación de casi el doble de electricidad. ¿Quizás sea la energía del futuro?

Nosotros realizamos equipos para tratamiento del agua y nos ha parecido muy interesante su artículo.

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