Los ingenieros han dado un gran paso adelante en el desarrollo de células de combustible microbianas.
Las pilas de combustible microbianas (MFC) son una tecnología prometedora para la generación de electricidad a partir de sustancias orgánicas, pero hasta ahora están plagadas de ineficiencias.
Un equipo de ingenieros y químicos de UCLA ha dado un gran paso adelante en el desarrollo de las pilas de combustible microbianas, una tecnología que usa bacterias naturales para extraer electrones de la materia orgánica de las aguas residuales y generar corriente eléctrica. Este proceso, respetuoso con el medio ambiente, produce electricidad sin la combustión de combustibles fósiles, al tiempo que ayuda a limpiar las aguas residuales.
Para el nuevo estudio, el equipo de la UCLA se centró en el género bacteriano Shewanella, que puede crecer y prosperar en todo tipo de entornos -incluidos el suelo, las aguas residuales y el agua de mar- independientemente de los niveles de oxígeno. Estas especies descomponen de forma natural la materia orgánica de desecho en moléculas más pequeñas, siendo los electrones un subproducto de los procesos metabólicos normales. Cuando las bacterias crecen en forma de películas sobre electrodos, algunos de los electrones pueden ser capturados, formando una pila de combustible microbiana que produce electricidad.
Sin embargo, las pilas de combustible microbianas alimentadas por Shewanella oneidensis no han captado hasta ahora suficientes corrientes de las bacterias para que la tecnología sea práctica para el uso industrial. Pocos electrones podían moverse con la suficiente rapidez para escapar de las membranas de la bacteria y entrar en los electrodos para proporcionar suficiente corriente eléctrica y potencia.
Para solucionar este problema, los investigadores añadieron nanopartículas de plata a electrodos compuestos por un tipo de óxido de grafeno. Las nanopartículas liberan iones de plata, que las bacterias reducen a nanopartículas de plata usando los electrones generados en su proceso metabólico y luego las incorporan a sus células. Una vez dentro de las bacterias, las partículas de plata actúan como cables de transmisión microscópicos, capturando más electrones producidos por las bacterias.
Añadir las nanopartículas de plata a las bacterias es como crear un carril exclusivo para los electrones, lo que nos permitió extraer más electrones y a mayor velocidad.
Xiangfeng Duan, autor del estudio.
Con una eficiencia de transporte de electrones muy mejorada, la MFC de Shewanella-plata resultante envía más del 80% de los electrones metabólicos a un circuito externo. Genera una potencia de 0,66 milivatios por centímetro cuadrado, lo que, según los investigadores, supone más del doble de la mejor cifra anterior de pilas de combustible de origen microbiano.
Con el aumento de la corriente y la mejora de la eficiencia, el estudio demostró que las pilas de combustible alimentadas por bacterias híbridas de plata y Shewanella podrían allanar el camino hacia una producción de energía suficiente en entornos prácticos.
Más información: www.science.org
Vía ucla.edu
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