A medida que la demografía mundial sigue en un avance sucesivo, también lo hace la demanda energética, provocando la llamada “Crisis Eléctrica Global”. ¿Podrían imaginarse una vida sin electricidad? Es algo imposible, la sociedad como la conocemos actualmente, no podría soportar tal grado de cambio; sin electricidad no funcionaría ni la más básica tecnología a la cual la población se ha vuelto dependiente; esto se puede evidenciar en algunos casos en donde por un intervalo de tiempo tuvieron un colapso eléctrico, los más conocidos son en Venezuela y Texas (EEUU), lo que ocasiono pánico en toda su población, y que sus vidas cotidianas entren en un lapso de sedentarismo, algunas personas en diferentes entrevistas comentaron: “Hasta lo más fácil que hacíamos en nuestras vidas se vio complicado”.
FIG. 01. Collage de los casos mas conocidos de colapso eléctrico
Fuente: ELABORACIÓN PROPIA
Los tipos de fuentes de energía son renovables y no renovables, esta última es la más frecuente; la cual incluyen: petróleo, nuclear, gas natural y carbón. Sin embargo, el uso a largo plazo de estos combustibles ha generado preocupaciones a toda la sociedad sobre el agotamiento de los recursos, la contaminación, la seguridad nacional y las posibles implicaciones del cambio climático; por ello, existe una necesidad inmediata de búsqueda de rutas alternas para la generación de energía, y una de ellas son las MFC (CELDAS DE COMBUSTIBLE MICROBIANA).
Las MFC son sistemas bioelectroquímicos que generan corriente por medio de microorganismos electroquímicamente activos como catalizadores, es decir, microorganismos con la capacidad de convertir energía química (movimiento de electrones) en energía eléctrica; la estructura de una celda de combustible microbiano comprende a) cámara anódica, b) cámara catódica, c) membrana de intercambio catiónico y d) circuito externo (Fig. 02).
FIG. 02. Estructura de una celda de combustible microbiana.
Fuente: Montenegro-Rosero et al. 2019
Los electrones son transferidos electroquímicamente desde las bacterias activas al ánodo, a través de tres mecanismos: a) estructuras propias del microorganismo como proteínas presentes en la membrana (pili-nanoconductores), b) por contacto directo mediante los citocromos C y c) en el caso de bacterias no conductoras, mediadores endógenos o exógenos que se generan durante las reacciones redox de degradación de materia orgánica y su forma reducida es luego re-oxidada al transportar los electrones hacia el ánodo (Fig. 03).
FIG. 03. Proceso bioeletrogénico en una MFC y mecanismo de transferencia de electrones.
Fuente: Montenegro-Rosero et al. 2019
El primer relato científico sobre microorganismos y su relación con la electricidad se atribuye a Michael Cresse Potter, 1910, investigador de la Universidad de Durham, observó energía libre cuando Escherichia coli actuaba sobre un sustrato orgánico, lo mismo reacción paso con Saccharomyces cerevisiae, pero dichos trabajos recibieron poca cobertura. En 1960, las celdas de combustible microbiana alcanzan su popularidad cuando la NASA manifestó su interés, su objetivo era convertir residuos orgánicos (producto de los vuelos al espacio), en energía eléctrica, los organismos empleados fueron algas y bacterias. Actualmente, se ha dado a conocer sobre un microorganismo reductor de hierro, Geobactersulfurreducens, capaz de recuperar hasta un 83% de electrones que se liberan durante la oxidación en la presencia de Fe3+ (Fig. 04).
FIG. 04. Metabolismo de Geobacter sulfurreducens, y su aporte de e- en presencia del FE3+. Fuente: ELABORACIÓN PROPIA
La electricidad que se obtiene en una celda de combustible microbiana por medio de bacterias es pequeña en comparación con otras fuentes de energía, no obstante, hay que tener en cuenta que esta tecnología es relativamente nueva y a pesar de esto ha avanzado hasta mil veces la eficiencia, ya que en la actualidad se produce una densidad de potencia por electrodo de W/m2 frente a los mW/m2 de las primeras experiencias, la densidad de corriente ha aumentado hasta 100 veces su producción en aproximadamente 10 años de investigación.
“La electricidad es el alma del universo.”
John Wesley.
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