{"id":112907,"date":"2009-02-16T03:20:00","date_gmt":"2009-02-16T03:20:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/energiasalternativas\/archive\/2009\/02\/16\/112907.aspx"},"modified":"2009-02-16T03:20:00","modified_gmt":"2009-02-16T03:20:00","slug":"microorganismos-que-generan-hidrogeno","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2009\/02\/16\/112907","title":{"rendered":"Microorganismos que generan hidr\u00f3geno"},"content":{"rendered":"

Un estudio concluye que las c\u00e9lulas de electrolisis microbianas son un prometedor acercamiento para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno como fuente de energ\u00eda renovable y sostenible.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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[Carmen M. P\u00e9rez]<\/o:p><\/SPAN><\/P>

Haciendo una revisi\u00f3n de los materiales, arquitecturas, rendimiento y eficacia energ\u00e9tica de las nuevas c\u00e9lulas de electrolisis microbianas (MECs), se ha encontrado que los sistemas MECs  <\/SPAN>puedan convertir de forma eficiente una amplia gama de materia org\u00e1nica en hidr\u00f3geno, y por tanto, disponemos de una tecnolog\u00eda prometedora para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno, a partir de materias primas org\u00e1nicas.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Sin embargo los investigadores han concluido que hay una serie de preguntas pendientes que deben resolverse para que los MECs se conviertan en una tecnolog\u00eda madura para la producci\u00f3n comercial de hidr\u00f3geno. Esto se public\u00f3 online el d\u00eda 1 de noviembre en la revista Environmental Science & Technology, de la ACS.<\/SPAN><\/FONT><\/A><\/I><\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Hace varios a\u00f1os dos grupos de investigaci\u00f3n descubrieron de forma independiente que las bacterias pod\u00edan utilizarse para generar hidr\u00f3geno a partir de los procesos de electrolisis basados en las c\u00e9lulas de combustible microbianas (MFCs). Un grupo fue dirigido por el doctor Bruce E. Logan del estado de Pensylvania, y el otro por el doctor Ren\u00e9 A. Rozendal de la Universidad<\/st1:PersonName> de Queensland (Australia)<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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El sistema MEC consiste en un reactor de electrolisis que produce hidr\u00f3geno, mientras que una MFC es una c\u00e9lula de combustible que produce electricidad.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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En una c\u00e9lula de combustible microbiana (MFC), las bacterias oxidan la materia org\u00e1nica liberando di\u00f3xido de carbono y protones dentro de la disoluci\u00f3n y electrones en uno de los electrodos (\u00e1nodo). Los electrones fluyen desde el \u00e1nodo a trav\u00e9s de un circuito el\u00e9ctrico al c\u00e1todo donde se utilizan para la reducci\u00f3n del ox\u00edgeno. Cuando el ox\u00edgeno est\u00e1 presente en el c\u00e1todo, se produce una corriente, pero si no hay ox\u00edgeno, la generaci\u00f3n de corriente no es espont\u00e1nea. Sin embargo, esta corriente puede generarse si se aplica un peque\u00f1o voltaje (>0.2 V) entre el \u00e1nodo y el c\u00e1todo, produci\u00e9ndose hidr\u00f3geno en el c\u00e1todo a partir de la reducci\u00f3n de los protones (Figura 1). El sistema basado en este proceso se denomina c\u00e9lulas de electrolisis microbianas<\/FONT><\/A>. <\/SPAN><\/P>

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Figura 1.- Esquema de dos sistemas MECs A) dos c\u00e9lulas; B) una c\u00e9lula simple sin membrana. Las bacterias (\u00f3valos verdes), crecen en el \u00e1nodo y donan electrones, pero tambi\u00e9n puede funcionar como biocatalizador en el c\u00e1todo (\u00f3valos verdes punteados). En el primer caso el C02<\/SUB> y el H2<\/SUB> son recogidos en la parte alta del \u00e1nodo y el c\u00e1todo respectivamente, sin embargo en el caso B) ambos gases son recogidos en la parte alta del \u00e1nodo.<\/o:p><\/SPAN><\/I><\/B><\/P>

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Los sistemas MEC se basan en una serie de componentes:<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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-Microorganismos: Algunos autores se\u00f1alan que se sabe poco acerca de la composici\u00f3n de las comunidades microbianas en los sistemas MECs. El \u00fanico estudio de una comunidad microbiana en un sistema MEC encontr\u00f3 que la Pseudomonas<\/I><\/st1:PersonName> spp. y la Shewanella<\/I><\/st1:PersonName> spp. estaban presentes en el \u00e1nodo. Tambi\u00e9n se han observado microorganismos que se acoplan al c\u00e1todo, pero no est\u00e1 claro en qu\u00e9 medida afecta a la funci\u00f3n del MEC.<\/SPAN><\/P>

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Figura 2.- La bacteria puede transferir electrones directamente al electrodo.<\/o:p><\/SPAN><\/I><\/B><\/P>

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Otra cuesti\u00f3n a resolver es que las altas concentraciones de hidr\u00f3geno tambi\u00e9n favorecen el crecimiento de \u201cmethanogens\u201d, reduciendo la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno y contaminando el producto con metano.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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-Materiales: El material del \u00e1nodo en un MEC puede ser el mismo que en una MFC (p.e. carbono, grafito, grafito granulado\u2026). La producci\u00f3n de hidr\u00f3geno en un sistema MEC tiene lugar en el c\u00e1todo. Debido a que la evoluci\u00f3n de hidr\u00f3geno desde los electrodos de carbono es muy lenta, se requiere un alto sobrepotencial para impulsar la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno. Para reducir este sobrepotencial, generalmente se suele utilizar el platino como catalizador. Algunos autores han se\u00f1alado algunos inconvenientes en cuanto al uso del platino, entre ellos el alto coste y el negativo impacto medioambiental ocasionados durante su extracci\u00f3n. Se est\u00e1 estudiando los bioc\u00e1todos.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Otros materiales incluyen membranas (aunque algunos MECs no utilizan membrana), colectores y tubos de gases.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Entre las posibles fuentes de materia prima para los sistemas MECs est\u00e1n las aguas residuales y la biomasa celul\u00f3sica.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Los sistemas MECs han alcanzado una densidad de corriente m\u00e1xima de 186 A\/m3<\/SUP>. Seg\u00fan los autores este valor es mucho menor que los obtenidos a partir de las MFCs (5600 A\/m3<\/SUP>, 10 A\/m2<\/SUP>), pero es probable que con investigaciones futuras, se lograr\u00e1 un aumento de densidad de corriente con los MECs.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Los sistemas MECs muestran un alto rendimiento para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno ya que necesitan una parte relativamente peque\u00f1a de energ\u00eda el\u00e9ctrica de entrada. Debido a estas interesantes propiedades, los MECs  <\/SPAN>podr\u00edan llegar a ser una tecnolog\u00eda viable para producir hidr\u00f3geno como fuente renovable de energ\u00eda, ya que entre sus aplicaciones m\u00e1s destacadas tenemos las del transporte y la industria.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Los combustibles para el transporte representan actualmente entre un 20 y un 25% del consumo mundial de combustibles f\u00f3siles. Debido al cambio clim\u00e1tico y a la situaci\u00f3n de inestabilidad en el mercado de los combustibles f\u00f3siles, existe un gran inter\u00e9s en el hidr\u00f3geno como combustible para el transporte (econom\u00eda del hidr\u00f3geno). Por otra parte, incluso sin la econom\u00eda del hidr\u00f3geno, existe una gran demanda del mismo.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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En el a\u00f1o 2000, el consumo mundial de hidr\u00f3geno ya se estima  <\/SPAN>en 50 millones de toneladas por a\u00f1o, con cerca de dos tercios utilizados por la industria petroqu\u00edmica. Este hidr\u00f3geno se utiliza para mejorar los combustibles f\u00f3siles y la s\u00edntesis de los productos qu\u00edmicos industriales como el amoniaco y el metanol. Otras industrias que consumen grandes cantidades de hidr\u00f3geno incluyen la industria alimentaria (la saturaci\u00f3n de grasas y aceites) y la industria del metal (como un agente reductor para metales).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Los MECs pueden contribuir de manera significativa a estas demandas de hidr\u00f3geno mediante la producci\u00f3n de grandes cantidades de hidr\u00f3geno a partir de fuentes renovables como la biomasa y las aguas residuales. El concepto de estas nuevas c\u00e9lulas de electrolisis est\u00e1 demostrado y en pocos a\u00f1os se han hecho importantes avances con respecto a su desarrollo desde su descubrimiento.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Fuente:<\/STRONG><\/U> Bruce E. Logan, Douglas Call, Shaoan Cheng, Hubertus V. M. Hamelers, Tom H. J. A. Sleutels, Adriaan W. Jeremiasse, and Ren\u00e9 A. Rozendal. \u00abMicrobial Electrolysis Cells for High Yield Hydrogen Gas Production from Organic Matter\u00bb<\/STRONG><\/EM>. Environ. Sci. Technol.<\/EM>, 2008<\/STRONG>, 42 (23), 8630-8640.<\/SPAN><\/P>

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