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24 Noviembre 2011
Un grupo de investigación del Instituto de Ingeniería, campus Juriquilla, recurre a métodos biológicos que utilizan bacterias presentes en el medio ambiente
Ante la degradación ambiental del planeta y una más que probable crisis energética en el futuro, investigadores de la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería de la UNAM trabajan en el desarrollo de una nueva tecnología para obtener energía eléctrica sustentable -hidrógeno como combustible y agua limpia- a partir del tratamiento de aguas residuales con bacterias presentes en el medio ambiente.
En las plantas tradicionales de tratamiento de aguas residuales, la materia orgánica que causa la contaminación es degradada por bacterias. Cuando el proceso es aerobio se inyecta aire para permitir la oxidación de la materia orgánica y así se obtiene dióxido de carbono, agua y más bacterias; cuando es anaerobio no se requiere aire, en este caso, la materia orgánica se transforma en metano, dióxido de carbono y más bacterias. En estas reacciones se da una transferencia de electrones, llamadas reacciones de óxido-reducción porque en ellas hay sustancias que se oxidan y sustancias que se reducen.
“¿Qué sucede si en lugar de transferir los electrones en las reacciones químicas, las bacterias los transfieren a un ánodo (que es un electrodo negativo)? Se generan electrones que pueden ser ‘cosechados’. Este proceso lo podemos llevar a cabo en lo que se conoce como una celda de combustible microbiana”, explica Germán Buitrón Méndez, coordinador del Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA), de la mencionada unidad académica.
Cosecha de electrones
Una celda de combustible microbiana es un dispositivo que puede convertir, mediante microorganismos, energía bioquímica en energía eléctrica.
Para obtener esta energía, las bacterias transfieren electrones desde un donador de electrones, como el agua residual (materia orgánica), a un aceptor de electrones, como el oxígeno.
En una celda de combustible microbiana las bacterias no transfieren directamente los electrones a un aceptor final de electrones característico, sino a un electrodo, es decir, a un ánodo.
Posteriormente, los electrones pasan a través de una resistencia u otra carga a un cátodo, por lo que los electrones generados en la reacción son “cosechados” y convertidos directamente en energía eléctrica.
El carbono orgánico es transformado en dióxido de carbono.
Para cerrar el ciclo, los protones migran hacia el cátodo en aerobiosis, donde se combinan con el oxígeno para formar agua.
“Nuestro objetivo es obtener, a partir del tratamiento de aguas residuales, agua limpia pero también otros productos. Con el tratamiento convencional del agua se obtiene, por medio del suministro de energía, agua tratada. Con esta nueva tecnología obtenemos un valor agregado: energía eléctrica, hidrógeno y metano”.
