Tal como informa la Agencia Iberoamericana para la difusión de la ciencia y la tecnología, bajo la máxima “La energía no se crea ni se destruye sólo se transforma”, químicos de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), México aprovecharon la energía producida por la bacteria Escherichia coli (E. coli) al momento de alimentarse de glucosa, para transformarla en una fuente orgánica de bioelectricidad capaz de iluminar un LED.
Foto portada bacteria E.Coli
El investigador de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL, Eduardo Maximiano Sánchez Cervantes, explicó que estos dispositivos llamados celdas de combustible microbianas son artefactos electroquímicos que convierten la materia orgánica, como el contenido de las fosas sépticas o soluciones de glucosa, en energía bioeléctrica, al provocar un reacción de oxidación en los microoganismos exoelectrogénicos como la bacteria del E coli.
Este tipo de celdas de combustible microbianas funciona con el mismo principio de polaridad negativa y positiva que una batería convencional, aunque físicamente es semejante a un matraz con dos secciones. La energía generada a partir del experimento con las baterías fue la necesaria para iluminar un LED, pero el propósito de la investigación es que a futuro puedan instalarse estos dispositivos en zonas donde existan fosas sépticas, ya sea en zonas rurales, casas o depósitos de aguas residuales, con la finalidad de generar bioenergía a partir de desechos orgánicos, comentó Eduardo Sánchez, líder de la investigación.
Durante el experimento, los químicos trabajaron en un área de uno a dos centímetros cuadrados, en la que sumergieron en solución de glucosa una malla metálica con el cultivo microbiano junto a una serie de electrodos. En este proceso la E.coli degrada la glucosa y provoca una reacción química de oxidación y genera electrones, los cuales transfieren a un circuito externo en las nanofibras de dióxido de titanio-carbón, donde pueden transferirse e iluminar un LED.
Este material nanoestructurado con alta área superficial es biocompatible y puede hospedar una densa capa de E. coli electroactivadas, ya que por sí solas no son proactivas. Se aplica un pretratamiento con electricidad a un cultivo, se electrocutan y las que sobreviven se reproducen con una tendencia a soportar la carga eléctrica, a fin de que la tercera colonia sea electroactivada, y soporte la carga necesaria y transmita el electrón.
El máximo de densidad de corriente que generó la celda de combustible microbiana fue de ocho amperios por metro cuadrado, ya que al utilizar una red hecha con nanofibras duales de dióxido de titanio y carbono se almacena más energía. Sin embargo, durante las seis horas que duró la evaluación, la intensidad disminuyó hasta estabilizarse en un intervalo de cuatro y cinco, detalló el también doctor en Química del Estado Sólido por la Universidad Estatal de Arizona.
De igual manera, tras una serie de pruebas de conductividad eléctrica se demostró que las nanofibras de dióxido de titanio y carbono cuentan con las características necesarias para aplicarse en las celdas de combustible microbiana. Además de acuerdo con los resultados, mientras exista solución con glucosa los microorganismos seguirán produciendo energía, sin embargo, no se evaluó la capacidad de las celdas de combustible microbianas en función del tiempo de vida de las bacterias.
Estos dispositivos aún son una promesa tecnológica, debido a sus limitados rendimientos de energía, porque está en función de la tasa de transferencia de electrones de los microorganismos al ánodo, la resistencia del circuito de las nanofibras de dióxido de titanio y la transferencia de masa de protones en la solución de glucosa.
El desempeño del electrodo anódico se evaluó por amperometría, y se generó biocatalíticamente una densidad de corriente de 800 miliamperios por centímetro cuadrado. El siguiente paso en la investigación es escalar la batería microbiana y alterar los electrodos con óxido de cobre con el fin de lograr que la intensidad de corriente sea mayor a los 2-5 miliamperios por centímetro cuadrado, finalizó el académico de la UANL.
Fuente: Agencia Iberoamericana para la Difusión de la Ciencia y la Tecnología.
