Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) desarrollan una nueva tecnología que permitirá extraer electricidad de las aguas residuales o contaminadas. Esta misma tecnología permitiría obtener hidrógeno que puede ser usado como un combustible sustentable, y también se podría recuperar agua limpia reutilizable para labores agrícolas.
El invento universitario se apoya en un sistema que permite “cosechar electrones” que se liberan en las plantas de tratamiento de aguas pero que ahora se podrían colectar mediante un ánodo, es decir, un electrodo negativo que podría recibir esa carga y transferirla a artefactos que se alimenten con electricidad.
Este proceso, que ha sido desarrollado en la Unidad Académica Juriquilla de la UNAM, en Querétaro, es coordinado por Germán Buitrón Méndez, miembro del Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA).
El desarrollo utiliza bacterias para degradar los materiales presentes en las aguas residuales y que pueden liberar carga eléctrica.
BIOQUÍMICA ELÉCTRICA. En las plantas tradicionales para tratamiento de aguas residuales, la materia orgánica que causa la contaminación es degradada por bacterias. Si el proceso es aerobio se inyecta aire para permitir la oxidación y así se obtiene dióxido de carbono, agua y más microorganismos. Si es anaerobio no se requiere aire; en este caso, se transforma en metano, dióxido de carbono y más bacterias.
En estas reacciones ocurre una transferencia de electrones, llamadas reacciones de óxido-reducción, porque en ellas hay sustancias que se oxidan y otras que se reducen.
Los científicos de la UNAM elaboraron este proyecto de innovación planteándose la pregunta de 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.
Germán Buitrón Méndez explicó que se generan electrones que pueden ser “cosechados”. Este proceso se puede llevar a cabo en una celda de combustible microbiana, dispositivo que puede convertir, mediante microorganismos, energía bioquímica, en eléctrica.
Para obtenerla, las bacterias transfieren electrones desde un donador de éstos, como el agua residual (materia orgánica), a un aceptor de electrones, como el oxígeno. En esas celdas, las bacterias no los transfieren directamente a un aceptor final de electrones característico, sino a un electrodo, es decir, a un ánodo.
Posteriormente 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 las residuales, líquido limpio, pero también otros productos. Con el tratamiento convencional se obtiene, por medio del suministro de energía, agua tratada. Con esta nueva tecnología logramos un valor agregado: energía eléctrica, hidrógeno y metano”, indicó el profesor Buitrón Méndez.
BACETERIAS ENERGÉTICAS. La cantidad de energía eléctrica producida mediante esta nueva tecnología depende de las bacterias adheridas al ánodo; así, entre más hay y mayor sea la superficie de este último, se originará en mayor medida.
Su generación no es suficiente para alumbrar grandes ciudades, por ejemplo, pero el esquema resulta mucho más atractivo si se puede conseguir hidrógeno con ella.
“Este último elemento contiene un poder calorífico dos y media veces más elevado que el metano. Además, al quemarse sólo produce agua, es decir, no contamina”, señaló Buitrón Méndez.
“Esta tecnología se encuentra en desarrollo. Los retos son diseñar y configurar ambos tipos de celdas con materiales no costosos, y hacer que la de combustible microbiana genere la mayor cantidad posible de energía eléctrica; y la electroquímica, de hidrógeno. Es importante también abordar aspectos más básicos, como qué clase de bacterias colonizan el ánodo y bajo qué condiciones”, concluyó.
Fuente: Crónica
