Obtienen energía renovable a partir de aguas residuales

Investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la UAB han logrado obtener energía eléctrica e hidrógeno de manera eficiente a partir del proceso de depuración de aguas residuales. El sistema propuesto, publicado en Water Research, utiliza bacterias que consumen la materia orgánica y producen una corriente eléctrica que permite la producción de hidrógeno, el vector energético del futuro. Los resultados apuntan hacia un desarrollo a escala industrial de esta tecnología.

Actualmente existen tratamientos que permiten la purificación de las aguas residuales para conseguir efluentes que se pueden verter en mares o ríos sin problemas medioambientales. Sin embargo, se trata generalmente de tecnologías con un elevado coste energético, mayoritariamente de aireación y bombeo, y con un elevado coste económico del tratamiento de los residuos generados, principalmente de los lodos de depuradora.

Las aguas residuales contienen una gran cantidad de energía química almacenada en la materia orgánica contaminante. Para intentar aprovechar esta energía, investigadores de diferentes laboratorios de todo el mundo buscan cómo recuperarla, por ejemplo en forma de hidrógeno, un proceso que eliminaría eficientemente la materia orgánica de las aguas residuales y permitiría no sólo la reducción del consumo energético del proceso de depuración sino, incluso, la obtención de energía a partir de este residuo. La clave para lograrlo son las llamadas celdas microbianas de electrólisis. Se trata de la utilización de unas bacterias muy especiales, las bacterias exoelectrógenas, que son capaces de oxidar la materia orgánica y generar corriente eléctrica permitiendo producir hidrógeno. En estas celdas basta con añadir un poco de energía en forma de voltaje, mucha menos de la necesaria para hacer la electrólisis del agua, que se recupera con creces en forma de hidrógeno, consiguiendo generación neta de energía.

Investigadores del grupo de investigación en Bioelectroquímica del Departamento de Ingeniería Química de la UAB han conseguido mejorar la eficiencia energética de las celdas. Los resultados a nivel de laboratorio son muy prometedores y demuestran que estos sistemas tendrían un nicho de mercado a escala industrial. Los científicos, coordinados por los profesores Albert Guisasola y Juan Antonio Baeza, han utilizado aguas residuales reales, en lugar de las aguas sintéticas muy biodegradables utilizadas en la mayor parte de los experimentos, y han logrado la producción biológica de hidrógeno y la recuperación, durante el proceso de tratamiento, de buena parte de la energía contenida en los residuos. Para conseguirlo, los investigadores han seleccionado un conjunto de bacterias capaz de transformar estos sustratos complejos, metanol, residuos lácteos, almidón y glicerol, en compuestos más simples que pueden ser degradados por los microorganismos exoelectrógenos.

Los resultados han sido muy positivos y se ha conseguido intensidades de corriente y velocidades de producción de hidrógeno muy elevadas a partir de la depuración de estas aguas residuales. A largo plazo, la celda alimentada con residuos lácteos dio los mejores resultados tanto en términos de intensidad de corriente (150 amperios por metro cúbico de celda), como en producción de hidrógeno (0.94 metros cúbicos de hidrógeno por metro cúbico de reactor y día) y en recuperación de electrones en el cátodo (91%), y todo ello con un voltaje aplicado de sólo 0.8 V. Estos resultados dan un empuje al desarrollo industrial de esta tecnología y a la posibilidad de crear sistemas de tratamiento de aguas residuales que produzcan energía en forma de hidrógeno.

Actualmente existen tratamientos que permiten la purificación de las aguas residuales para conseguir efluentes que se pueden verter en mares o ríos sin problemas medioambientales.

Referencia:

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Montpart N., Rago L., Baeza JA, Guisasola A. (2015) Hydrogen production in single chamber microbial electrolysis cells with different complejo sustratos. Water Research. 68, 601-615.

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