La generación de electricidad no se limita al uso de vapor, energía hidráulica, eólica y solar; los propios seres vivos también pueden desempeñar un papel crucial en este ámbito.
Durante más de un siglo, los científicos han explorado la capacidad de los microorganismos, los seres vivos más diminutos de nuestro planeta, para producir energía que trascienda sus funciones naturales. Esta fascinante conversión es lo que los expertos denominan un sistema bioelectroquímico.
Este artículo expone cómo microorganismos, como las bacterias, pueden generar electricidad y, por ende, convertirse en una prometedora fuente de energía renovable.
Generación de Electricidad a Partir de Microorganismos
Uno de los sistemas bioelectroquímicos más destacados son las celdas de combustible microbianas (CCM). Este sistema consta generalmente de una cámara anódica (electrodo negativo) y una cámara catódica (electrodo positivo), funcionando de manera semejante a las pilas convencionales.
Los microorganismos descomponen materia orgánica o inorgánica (llamados sustratos) en la cámara del ánodo, generando electrones como subproducto. Estos electrones fluyen desde el ánodo al cátodo a través de un circuito externo compuesto por materiales conductores, como cables de cobre, generando electricidad en el proceso.
Aplicaciones a Nivel Mundial
Las investigaciones actuales en torno a las celdas de combustible microbianas están enfocadas en la producción de energía renovable y en la gestión de residuos a gran escala y en contextos comerciales, abarcando varios países.
Ejemplos van desde el tratamiento de residuos en una cervecería en Harbin, China, hasta el saneamiento de un lago en Icapuí, Brasil.
En ambos casos, los sistemas de CCM logran generar electricidad sin depender de fuentes de energía adicionales, lo cual, por supuesto, reduce los costos.
Hasta la fecha, empresas como EcoVolt de Cambrian Innovation y VIVA MFC de MICROrganic Technologies en EE. UU., Prongineer en Canadá y Plant-e en los Países Bajos, han adoptado esta tecnología a nivel comercial. Plant-e integra CCM con plantas en celdas de combustible microbianas basadas en vegetales para obtener energía eléctrica renovable.
Incluso la NASA se ha involucrado con la tecnología CCM desde 2006. En 2011, colaboró con Cambrian Innovation para desarrollar una CCM capaz de transformar el dióxido de carbono del aire en oxígeno, agua y metano dentro de las naves espaciales.
A pesar de estos avances, todavía se requiere más investigación para mejorar la eficiencia y la productividad de las CCM, particularmente en contextos comerciales.
La Importancia del Tipo Adecuado de Microorganismo
Uno de los principales factores que influyen en el desempeño de un sistema de celdas de combustible microbianas es el tipo de microorganismo empleado.
Aquellos microorganismos capaces de transferir electrones desde sus células al electrodo se conocen como exoelectrogénicos.
Dos géneros de bacterias exoelectrogénicas ampliamente investigados en celdas de combustible microbianas son Geobacter y Shewanella.
Por ejemplo, la especie Geobacter sulfurreducens KN400 puede generar hasta 3,9 vatios de electricidad por metro cuadrado de superficie anódica. A su vez, la especie Shewanella putrefaciens puede producir hasta 4,4 vatios por metro cuadrado de superficie anódica.
Incluso la estación espacial de la NASA empleó la bacteria Shewanella oneidensis en un estudio de CCM en febrero de 2019.
Otros microorganismos, como Rhodopseudomonas palustris DX1, Candida melibiosica, Saccharomyces cerevisiae e incluso Escherichia coli DH5α, también se destacan por su capacidad como bacterias exoelectrogénicas.
Investigadores liderados por Krishna Katuri, de la Universidad Nacional de Irlanda en Galway, junto con colegas de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (Arabia Saudita), descubrieron recientemente la especie Desulfuromonas acetexigens, una bacteria exoelectrogénica novedosa.
Estas bacterias pueden encontrarse en diversos ambientes, como aguas residuales, compost, estiércol de ganado, suelo, sedimentos de ríos o lagos, humedales e incluso ecosistemas marinos.
Un ejemplo es el descubrimiento de la bacteria Dietzia sp. RNV-4 por investigadores de la Universidad de Buenos Aires, a partir del sedimento en la ribera del Río de la Plata en Argentina. Esta bacteria demostró un rendimiento destacado en celdas de combustible microbianas.
Potencial en Indonesia
Indonesia cuenta con una de las biodiversidades más ricas del planeta, lo que incluye una diversidad de microorganismos. No obstante, hasta la fecha, solo se ha identificado el 10% de los microorganismos presentes en este país asiático, lo que significa que su potencial aún está en gran parte inexplorado.
Diversos obstáculos han dificultado el desarrollo de esta área en ese país, como la falta de continuidad en la investigación relacionada con los microorganismos y la escasa sinergia entre el mundo académico, los investigadores y la industria.
Basándonos en los resultados de investigaciones existentes, y considerando el potencial, los microorganismos podrían utilizarse como una fuente viable de energía eléctrica renovable.
Aunque ya se han iniciado investigaciones sobre sistemas bioelectroquímicos en el país, como proyectos para tratar aguas residuales de fábricas de tofu, desechos alimentarios y aguas residuales de la industria de la tapioca, así como la producción de electricidad a partir de campos de arroz en Kalimantan Occidental, ninguna de estas investigaciones está lista para su implementación a gran escala en la vida real.
Siguiendo el ejemplo de otros países que han investigado y aplicado sistemas bioelectroquímicos, los microorganismos representan una fuente alternativa de energía eléctrica renovable con un vasto potencial de desarrollo.
Por supuesto, este desarrollo requiere el respaldo y la colaboración de diversas partes interesadas, que van desde académicos, investigadores e industria hasta el gobierno.
Si estos sistemas se implementan con éxito, podrían resolver problemas de suministro eléctrico, especialmente en áreas remotas como las de Indonesia, y reducir la dependencia de combustibles fósiles para la generación de energía eléctrica.
Fuente: The Conversation
