Por Felipe Sánchez Banda
Saltillo, Coahuila.- Científicos del Departamento de Biotecnología en la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) desarrollan un sistema fotobioelectroquímico para el tratamiento de aguas residuales y generación de energía eléctrica, mediante el uso de microorganismos.
Este proyecto busca un beneficio dual. Por un lado, solucionar la problemática de biorremediación de efluentes contaminados y, por otro lado, la generación de electricidad y recuperación de biomasa microalgal como materia prima potencial para la producción de biocombustibles.
“Los sistemas bioelectroquímicos son sistemas relativamente nuevos en el tratamiento de aguas residuales y el empleo de microorganismos que no únicamente tratan el agua, sino que, además, generan energía eléctrica de forma directa a través del metabolismo microbiano con las reacciones de óxido reducción”, explicó el doctor José Antonio Rodríguez de la Garza, profesor investigador del Departamento de Biotecnología en la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec.
El objetivo del proyecto consiste en desarrollar un sistema de tratamiento de alta eficiencia en la remoción de contaminantes presentes en aguas residuales mediante un sistema fotobioelectroquímico, empleando microalgas en el compartimento catódico.
En cuanto al tratamiento de aguas, hasta el momento se ha trabajado en la biodegradación de compuestos xenobióticos como pesticidas y bifenilos policlorados, que son residuales confinados y actualmente prohibidos, pero que no recibieron tratamiento.
“Actualmente estamos trabajando este tipo de sistemas para biodegradación de hidrocarburos, pero también puede emplearse para tratar agua residual municipal o de cualquier tipo, solo se tiene que optimizar y adecuar el proceso de acuerdo con el contaminante en particular”, aclaró el doctor Rodríguez de la Garza.
Uno de los enfoques más prometedores de este tipo de sistemas es utilizar microorganismos para convertir la biomasa en energía valiosa.
Los sistemas bioelectroquímicos ofrecen diferentes funciones, pero casi todos comparten el mismo principio en el ánodo, en el cual los sustratos biodegradables son oxidados por las bacterias y generan corriente eléctrica. Esta corriente puede ser capturada directamente para la producción de electricidad, producir hidrógeno, o la obtención de productos químicos de valor agregado.
A pesar de que hasta el momento la producción de energía eléctrica es relativamente baja en este tipo de dispositivos, el doctor Rodríguez de la Garza comentó que a lo largo de la última década se han logrado grandes avances en el diseño y configuración de este tipo de sistemas y la potencia de energía generada ha aumentado considerablemente.
“Lo novedoso de este tipo de sistemas es que la energía es generada de manera directa, no hay necesidad de convertir la energía química a energía mecánica y, posteriormente, a energía eléctrica, sino que directamente la energía contenida en los residuales es convertida en energía eléctrica”, detalló el científico.
Remoción de contaminantes
De acuerdo con los resultados de la investigación, el empleo de microalgas en sistemas bioelectroquímicos en el proceso de tratamiento de agua residual mostró un gran potencial. Las microalgas fueron especialmente eficientes en la eliminación de nitrógeno y fósforo. En el proyecto se obtuvo una remoción de nitrógeno hasta de 98.41 por ciento y de 92.25 por ciento en remoción de fósforo, a una exposición de luz de 14 horas en ambos casos utilizando distintos tipos de celda.
En cuanto a la generación de energía eléctrica, el uso de microalgas en celdas de combustibles microbianas (MFC, por sus siglas en inglés) con electrodo de grafito obtuvo el mejor voltaje con un promedio de 0.009 voltios (V) con 10 horas de exposición de luz.
Actualmente el proyecto se encuentra en fase de laboratorio, por lo cual la siguiente etapa consistirá en lograr un escalamiento del sistema.
“El potencial de este tipo de sistemas es muy grande, tiene una gran aplicación en un futuro no muy lejano. Lo que sigue con nosotros es tratar de llevar el sistema a una escala mayor a nivel piloto”, indicó el investigador Rodríguez de la Garza.
