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Pilas de combustible que eliminan la contaminación y la convierten en electricidad

La contaminación de los medios acuáticos con metales pesados y compuestos orgánicos puede constituir un peligro para la salud humana y los ecosistemas. Una iniciativa financiada por la Unión Europea ha desarrollado una tecnología que aborda el control de la contaminación así como la generación bioenergética.
Pilas de combustible que eliminan la contaminación y la convierten en electricidad
Las pilas de combustible microbianas (MFC) son un tipo de celda energética que utiliza bacterias para catalizar la oxidación de la materia orgánica y así generar electricidad. De esta forma, las MFC permiten combinar la eliminación de contaminantes con la producción de electricidad. El proyecto SEFCUMPAQ, financiado con fondos comunitarios, investigó un nuevo tipo de MFC conocida como pila de combustible sedimentaria (SFC). El objetivo era desarrollar una pila de combustible capaz de aunar el tratamiento de aguas residuales con la generación energética a fin de paliar la contaminación con metales pesados que sufren los medios acuáticos.

El primer desafío surgido durante el desarrollo de la SFC fue la mejora de la formación de la biopelícula en el electrodo anódico de la celda, que se probó mediante la utilización de comunidades microbianas puras y mixtas en agua contaminada, tanto dulce como salada. Dentro de este proyecto también se realizó una revisión bibliográfica en el campo de la bioenergía y se envió un documento a una revista científica prestigiosa para su publicación.

Se estudiaron técnicas electroquímicas para entender mejor la manera en la que el potencial anódico afectaba a la diversidad de los microorganismos presentes en la biopelícula electroactiva. Un grupo de investigadores utilizó celdas de electrolisis microbiana de una y dos cámaras para inducir el crecimiento de la biopelícula en los electrodos de caña de grafito en presencia de acetato, que actuaba como donante de electrones. Cuando los periodos de incubación de los electrodos eran amplios y el proceso de donación de los electrones continuo, las corrientes anódicas empleadas para la oxidación bioelectrocatalítica del acetato fueron más intensas.

El diseño de las pilas bioelectroquímicas se analizó para comprender mejor cómo fluyen los electrones en las biopelículas. Un estudio de la sulfuredencia de la bacteria Geobacter proporcionó información adicional sobre la influencia del ánodo en la densidad de potencia, tanto en el caso de las pilas bioeléctricas simples como en las duales.

El crecimiento de la biopelícula de la sulfuredencia Geobacter provocó una respuesta bioelectrocatalítica a la oxidación del acetato en distintos niveles de potencia en pilas electroquímicas sencillas. Por el contrario, las biopelículas de las pilas bioelectroquímicas de doble cámara mostraron una densidad de corriente mayor a baja potencia. Los investigadores también indicaron que la cinética química y las densidades de corriente eran superiores en los electrodos amino-modificados (NH2) de las pilas electroquímicas, lo que confirmó el gran potencial de las aminas en las aplicaciones con biocombustibles.

El logro científico y tecnológico más importante del proyecto SEFCUMPAQ fue demostrar el efecto del potencial anódico en la transferencia de electrones, lo que se consiguió comparando comunidades microbianas puras y mixtas y mejorando la generación de corrientes mediante la utilización de superficies de electrodos adaptadas.

El proyecto SEFCUMPAQ ha favorecido la obtención de resultados tecnológicos que permitirán a Europa mejorar sus niveles de excelencia y competitividad en la disciplina del control de la contaminación y la bioenergía.

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