En el futuro las centrales electricas producirán energia usando bacterias

Cuando tiramos comida a la basura estamos desperdiciando energía, en los compuestos orgánicos de las aguas residuales de Estados Unidos hay una energía potencial equivalente a 17 gigavatios de potencia instalada, la misma que en más de 11.000 turbinas eólicas. Aprovechar esta fuente de electricidad ahorraría además parte de la energía que se dedica al tratamiento de estas aguas residuales.

Un equipo de investigadores ha desarrollado una nueva técnica para tratar el agua y generar electricidad, el uso de dos sistemas de energía renovable: las baterías de bacterias y la electrodialisis inversa.

Una técnica que combina dos nuevas formas de energía renovable que dependen de una bacteria y una de agua salada, genera más electricidad que cualquiera de estas formas de energía y al mismo tiempo limpia las aguas servidas .

Las aguas residuales contienen una gran cantidad de energía en forma de materia orgánica, explica el autor principal del estudio, Bruce Logan, director del Centro de Energía de Hidrógeno y el Instituto de Ingeniería de Potencia y Medio Ambiente de la Universidad de Pennsylvania.

Dicho sistema sería capaz de producir 0,94 kilovoltios hora de energía eléctrica por kilogramo de residuos orgánicos.

Las aguas servidas domésticas contienen nueve veces más energía que la energía química necesaria para tratarlas : esta cantidad, sumada a la energía contenida en las aguas residuales de la producción ganadera y alimentaria, sería casi suficiente para abastecer a toda la infraestructura para el agua de los Estados Unidos, dijo el científico.

Un método para convertir esta energía en forma utilizable es el uso de baterías de bacterias. Estas últimas generan electricidad a partir de cultivos de microorganismos para descomponer y oxidar la materia orgánica, un proceso que rechaza los electrones los cuales migran hacia un electrodo positivo. Al mismo tiempo, los iones de hidrógeno de agua pasan a través de una membrana de intercambio de protones y una cámara de cátodo separados. Los electrones son conducidos hacia el tubo de rayos catódicos por un circuito, generando una corriente eléctrica, en el que se combinan con los iones de hidrógeno y oxígeno en el ambiente para formar agua limpia.

La tecnología de baterías de bacterias está casi lista para su comercialización, pero las densidades eléctricas-es decir la cantidad de electricidad que cada sistema genera por metro cuadrado de superficie del cátodo, podrían ser mayores, según Bruce Logan.

Para aumentar la densidad de potencia del sistema de baterías de bacterias, Bruce Logan y sus colegas han añadido un segundo proceso, llamado électrodyalisis inversa, durante el cual se utiliza el gradiente de salinidad entre el agua dulce y agua de mar para producir electricidad.

Normalmente, con esta última técnica, el agua es bombeada a partir de dos fuentes entre pares de membranas que permiten sólo iones cargados positivamente o negativamente.

“Ellos permiten que todas las cargas negativas vayan en una dirección y todas las cargas positivas en la otra dirección”, dijo Bruce Logan.

Las membranas van conectadas a electrodos de carga opuesta de modo que cuando los iones emigran a sus respectivos electrodos, se genera una corriente eléctrica. Pero la necesidad de múltiples pares de membranas aumenta el costo de esta técnica.

El sistema de investigadores, llamado “baterías de bacterias con électrodialisis inversa”, combina un par de membranas entre las dos cámaras de batería de bacterias. Los fluidos de los dos sistemas por lo tanto permanecen separados, funcionando de manera independiente, pero trabajando juntos para aumentar la densidad eleéctrica.

Para que esto funcione, es importante usar una solución de bicarbonato de aluminio en el sistema de cámara de électrodialisis inversa, en lugar de agua salada. Esto aumenta la densidad eléctrica. El equipo demostró que esta configuración podría producir densidades eléctricas de hasta 3 voltios por metro cuadrado, muy por encima de lo que cada tecnología puede producir tradicionalmente.

Dicho sistema sería capaz de producir 0,94 kilovoltios hora de energía eléctrica por kilogramo de residuos orgánicos, según Bruce Logan. En comparación, el tratamiento convencional de aguas servidas por lo general consume alrededor de 1,2 kW / h por kg.

“Obtenemos no sólo más electricidad pero también más voltaje, sino que también limpiamos mejor y más rapidamente las aguas servidas “, dijo el científico.

Este estudio fue publicado en la revista Science