Microbios para purificar el agua y obtener energía

Biotecnología

Los especialistas en tratamientos de aguas residuales se frotan las manos ante las posibilidades de una nueva tecnología que otorgará a ciertos microbios una doble y simultánea tarea: la purificación del agua y la generación de electricidad. La clave se halla en una pila de combustible de cámara única, cuyo prototipo ya está listo.

Científicos de la Pennsylvania State University comprueban las conexiones del prototipo de su pila de combustible microbiana. Foto: Greg Grieco, Penn State

            (NC&T) Una pila o célula de combustible opera de forma semejante a una batería, generando electricidad a partir de una reacción química. Pero en vez de agotarse poco a poco a menos que sea recargada, la pila recibe un suministro constante de combustible del cual se pueden obtener los electrones. Las pilas de combustible convencionales funcionan con hidrógeno, que también puede agotarse. En una pila de combustible microbiana, sin embargo, las bacterias metabolizan su propio alimento, en este caso materia orgánica de las aguas residuales, para liberar los electrones que implicarán una corriente eléctrica continuada. Así, además de eliminar materia orgánica contaminante del agua, los microorganismos generan energía que puede ser aprovechada.

            El prototipo de la nueva pila de combustible ha sido desarrollado por investigadores de la Pennsylvania State University. Sus inventores creen que si se puede incrementar la generación de energía de estos sistemas, la tecnología será ideal para reducir los altos costes que suponen el tratamiento de las aguas residuales.

            La pila de combustible microbiana, de una sola cámara, es en esencia un cilindro de plexiglás del tamaño de una botella de refresco. En su interior se encuentran ocho ánodos de grafito (electrodos negativos) a los que se unen las bacterias, y un cátodo hueco central (electrodo positivo). Los electrones fluyen a lo largo del circuito resultante.

            Sólo se necesita un flujo continuado de aguas residuales a través de la cámara, que alimente a las bacterias. La “digestión” de la materia orgánica que contiene el agua libera electrones que se incorporan al circuito eléctrico, e iones de hidrógeno cargados positivamente que van a parar a la solución. Estos iones reducen las necesidades de oxígeno de la solución, un objetivo clave en el tratamiento de aguas residuales. Los iones de hidrógeno también pasan a través de una membrana de intercambio de protones para alcanzar el cátodo. Mientras tanto, un tubo hueco dentro del cilindro contiene al cátodo, que está expuesto al aire. En este último, el oxígeno del aire, los iones de hidrógeno que vienen de la membrana y los electrones que proceden del circuito se combinan para producir agua.

            Sólo en los Estados Unidos, cada año se gastan 25.000 millones de dólares en tratar las aguas residuales domésticas, buena parte de los cuales sirven para comprar la energía necesaria. Estas cifras se reducirían mucho con la aplicación de la nueva tecnología.

            Sin embargo, aún debe reducirse más su coste. No es rentable usar bastones de grafito en los ánodos, Nafion en la membrana de intercambio de protones, y platino en el cátodo de carbono. Los científicos trabajan para sustituir estos materiales por otros más baratos, y creen que la solución definitiva está a la vuelta de la esquina.

-ENLACES A INFORMACION SUPLEMENTARIA  EN INTERNET:

http://www.nsf.gov/od/lpa/newsroom/pr.cfm?ni=49