Un dispositivo microbiano procesa aguas residuales y produce hidrógeno, todo a la vez

Científicos de la Universidad de California, Santa Cruz, han diseñado un dispositivo microbiano-solar que combina la energía solar con la actividad de bacterias para procesar aguas residuales y producir hidrógeno al mismo tiempo. En el futuro, permitiría obtener una fuente de energía sostenible, al tiempo que se mejora la eficiencia del tratamiento de estas aguas.

Un equipo de investigación liderado por Yat Li, profesor asociado de química en la Universidad de California, Santa Cruz (UCSC, EE.UU.), desarrolló este dispositivo microbiano-solar y publicó sus resultados en la revista ACS Nano, de la American Chemical Society. 

El dispositivo híbrido combina una célula de combustible microbiana (MFC) y un tipo de célula solar llamado célula fotoelectroquímica (PEC). En el componente MFC, las bacterias degradan la materia orgánica en las aguas residuales, mientras generan electricidad en el proceso. La electricidad generada biológicamente la utiliza el componente PEC para ayudar a la división del agua mediante energía solar (electrólisis), que genera hidrógeno y oxígeno.

 Sol y agua como fuentes de energía

El componente MFC puede considerarse como una "bio-batería" auto-sostenida que proporciona voltaje y energía extra para el PEC, para la generación de hidrógeno. "Las únicas fuentes de energía son las aguas residuales y la luz solar", explica Li en la nota de prensa de la UCSC. "La demostración de que este dispositivo funciona podría proporcionar una nueva solución para abordar simultáneamente la necesidad de tratamiento de las aguas residuales y la creciente demanda de energía limpia." 

Las células de combustible microbianas se basan en bacterias inusuales, conocidas como bacterias electrógenas, que son capaces de generar electricidad mediante la transferencia de electrones, metabólicamente generados, a través de sus membranas celulares a un electrodo externo.

El grupo de Li colaboró ​​con investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) que han estado estudiando las bacterias electrógenas y trabajando para mejorar el rendimiento del MFC. Las pruebas iniciales del dispositivo microbiano-solar utilizaron una cepa bien estudiada de bacterias electrógenas cultivadas en el laboratorio en un medio de crecimiento artificial. 

Cuando es alimentado con aguas residuales e iluminado en un simulador solar, el dispositivo PEC-MFC produce hidrógeno de manera continua a una tasa promedio de 0,05 metros cúbicos por día, según el investigador del LLNL y coautor Fang Qian. Al mismo tiempo, las aguas residuales negras y turbias se hicieron más claras. La demanda de oxígeno químico soluble -una medida de la cantidad de compuestos orgánicos en el agua, que se utiliza ampliamente como una prueba de la calidad del agua- se redujo en un 67 por ciento en 48 horas. 

Con el tiempo 

Los investigadores también observaron que la generación de hidrógeno se redujo con el tiempo ya que las bacterias gastaban la materia orgánica de las aguas residuales. La reposición de las aguas residuales en cada ciclo de alimentación llevó a la completa recuperación de la producción de gas de hidrógeno y la generación de corriente eléctrica.

Qian asegura que los investigadores se muestran optimistas sobre el potencial comercial de la invención. Actualmente se están planeando ampliar el pequeño aparato de laboratorio para hacer un prototipo más grande, de 40 litros, alimentado continuamente con las aguas residuales municipales. 

Si los resultados del prototipo de 40 litros son prometedores, pondrán a prueba el dispositivo directamente en la planta de tratamiento de aguas residuales.

"El MFC se integrará con las tuberías existentes de la planta para la alimentación continua y el PEC se instalará en el exterior para recibir la iluminación solar natural", avanza Qian. "Afortunadamente, California tiene la bendición de tener abundante luz solar que puede utilizarse para la prueba de campo", añade Li.

Como puede Ud. apreciar, las iniciativas para obtener energía limpia son cada vez mas numerosas e ingeniosas. La descripción de esta investigación es una muestra de la inmensa cantidad de ideas que hoy están en fase experimental. Algunas de ellas prosperarán, otras no, pero lo cierto es que hoy día hay mas procesos desarrollados para producir  energía sin contaminar el ambiente, o muy poco. Bien por el planeta!!

Hasta pronto!!

Fuente:www.natureworldnews.com