NUEVA TECNOLOGÍA PARA OBTENER ENERGÍA ELÉCTRICA Y AGUA LIMPIA. INVESTIGACIÓN EN JURIQUILLA

Resumen

ANTE LA DEGRADACIÓN AMBIENTAL DEL PLANETA, Y UNA MÁS QUE PROBABLE CRISIS ENERGÉTICA EN EL FUTURO, INVESTIGADORES DE LA UNIDAD ACADÉMICA JURIQULLA DEL INSTITUTO DE INGENIERÍA TRABAJAN EN EL DESARROLLO DE UNA NUEVA TECNOLOGÍA PARA OBTENER ENERGÍA ELÉCTRICA SUSTENTABLE, HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE Y AGUA LIMPIA, A PARTIR DEL TRATAMIENTO DEL LÍQUIDO RESIDUAL CON BACTERIAS EN EL MEDIO AMBIENTE. LA MATERIA ORGÁNICA QUE CAUSA LA CONTAMINACIÓN, EN EL CASO DE LAS PLANTAS TRADICIONALES, ES DEGRADADA POR BACTERIAS. SI EL PROCESO ES AEROBIO SE INYECTA AIRE PARA PERMITIR LA OXIDACIÓN Y OBTENER DIÓXIDO DE CARBONO, AGUA Y MÁS MICROORGANISMOS. SI ES ANAEROBIO NO SE REQUIRE 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. ANTE LA INTERROGANTE DE QUÉ SUCEDE SI, EN LUGAR DE TRANSFERIR LOS ELECTRONES EN LAS REACCIONES QUÍMICAS, LAS BACTERIAS PASAN A UN ÁNODO, QUE ES UN ELECTRODO NEGATIVO. GERMÁN BUITRÓN MÉNDEZ, COORDINADOR DEL LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN EN PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS (LIPATA) DE DICHA UNIDAD ACADÉMICA, EXPLICÓ QUE SE GENERAN ELECTRONES QUE PUEDEN SER "COSECHADOS". ESTE PROCESO PUEDE REALIZARSE EN UNA CELDA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA, DISPOSITIVO QUE PUEDE CONVERTIR, MEDIANTE MICROOROGANISMOS, ENERGÍA BIOQUÍMICA EN ELÉCTRICA. PARA OBTENERLA, LAS BACTERIAS ENVÍAN ELECTRONES DESDE UN DONADOR DE ÉSTOS, COMO EL AGUA RESIDUAL (MATERIA ORGÁNICA), A UN ACEPTOR DE ELCTRONES, 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 DIÓXDO 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 CONSEGUIR, A PARTIR DEL TRATAMIENTO DE LAS RESIDUALES, LÍQUIDO LIMPIO Y 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". LA CANTIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PRODUCIDA MEDIANTE ESTA NUEVA TECNOLOGÍA DEPENDE DE LAS BACTERIAS ADHERIDAS AL ÁNODO; ASÍ, ENTRE MÁS HAYA, Y MAYOR SEA LA SUPERFICIE DE ESTE ÚLTIMO, SE ORIGINARÁ EN MAYOR MEDIDA. SU GENERACIÓN, ASEGURÓ, NO ES SUFICIENTE PARA ALUMBRAR GRANDES CIUDADES, POR EJEMPLO, AUNQUE 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. SI EN UNA PRIMERA ETAPA DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES LA MATERIA ORGÁNICA SE FERMENTA EN ANAEROBIOSIS, ES POSIBLE PRODUCIR HIDRÓGENO Y SUBPRODUCTOS COMO ÁCIDOS GRASOS VOLÁTILES (ACÉTICO, PROPIÓNICO Y BUTÍRICO), QUE PUEDEN ALIMENTAR A UNA CELDA ELECTROQUÍMICA MICROBIANA PARA QUE PRODUZCA MÁS HIDRÓGENO. "ESA CELDA FUNCIONA DE UNA MANERA DIAMETRALMENTE OPUESTA A COMO LO HACE UNA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA: NECESITA ENERGÍA ELÉCTRICA PARA TRANSFORMAR LA MATERIA ORGÁNICA EN HIDRÓGENO; EN ESTE DISPOSITIVO, LAS BACTERIAS COLONIZAN TAMBIÉN UN ÁNODO". CON AYUDA DE LOS ELECTRONES SUMINISTRADOS, LOS ÁCIDOS GRASOS SE TRANSFORMAN EN HIDRÓGENO. ES EN ESTE PUNTO DONDE LA ENERGÍA ELÉCTRICA GENERADA POR LA CELDA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA PUEDE APROVECHARSE EN LA CELDA ELECTROQUÍMICA; DE ESTE MODO, YA NO ES NECESARIO RECURRIR A ENERGÍA ELÉCTRICA EXTERNA. LOS INVESTIGADORES ESTUDIAN CÓMO INCREMENTAR LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO OBTENIDO POR LA FERMENTACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA Y CON UNA CELDA ELECTROQUÍMICA MICROBIANA. "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 TRATAR ASPECTOS MÁS BÁSICOS, COMO QUÉ CLASE DE BACTERIAS COLONIZAN EL ÁNODO Y BAJO QUÉ CONDICIONES", CONCLUYÓ. BUITRÓN MÉNDEZ Y SUS COLABORADORES MANTIENEN PERMANENTE RELACIÓN CON KATY JUÁREZ, DEL INSTITUTO DE BIOTECNOLOGÍA, "CAMPUS" MORELOS, DE LA UNAM (QUIEN TRABAJA CON BACTERIAS DEL GÉNERO "GEOBACTER"); CON INVESTIGADORES DE LA ARIZONA STATE UNIVERSITY, EN ESTADOS UNIDOS, Y CON INTEGRANTES DEL INSTITUTO POTOSINO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA, TODOS VINCULADOS CON TEMAS DE ESTE PROYECTO.