Como ya os había prometido en las primeras entradas de este blog hoy profundizaremos sobre las células de combustible en el proceso de bioelectrogénesis.
Las llamadas células o pilas de combustible
(Fuel Cells) son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química
en eléctrica, o sea, generan electricidad partiendo de una fuente externa de
combustible química (las más comunes son hidrógeno y etanol). Actualmente, esta
energía limpia ya es utilizada como combustible de vehículos públicos y
privados en algunas ciudades, teniendo como único residuo el vapor de agua.
Existe además una variante de estas células
de combustible: la célula de combustible microbiana (Microbial Fuel Cell o MFC)
en las que se utilizan microorganismos para oxidar el combustible (materia
orgánica). Para entender el funcionamiento de las MFC hemos de entender primero
el concepto de respiración, no como intercambio de gases sino como proceso
bioquímico que sucede en el interior de las células. Las células respiran
porque necesitan un aceptor de electrones (que no tiene que ser el oxigeno, la
forma más antigua de respiración microbiana conocida es la anaerobia) que ayude
a quemar el combustible (donador de electrones) y así obtener energía o
electrones en movimiento.
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| Ejemplo de respiración aerobia (Revista de la Universidad de Potosí) |
El principio operacional de las MFC se basa
en la extracción y transferencia de electrones desde el metabolismo microbiano
hasta el ánodo, o sea, el ánodo está conectado a través de una resistencia de
carga al cátodo vía un circuito eléctrico externo por el cual fluyen los
electrones, originando una corriente. Los electrones viajan del ánodo al cátodo
debido a la diferencia de potencial redox. Las
cámaras que albergan los electrodos están comunicadas por una membrana de
intercambio de cationes permeable a los protones, de manera que los que son
generados en la oxidación de la materia orgánica se combinan con oxígeno y con
los electrones que llegan al cátodo para formar agua.
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| Esquema de a) pila de combustible microbiana y b) sedimentaria (Bacterias productoras de electricidad, SEM) |
Las pilas de combustible microbianas también
pueden estar alojadas en un hábitat natural y son llamadas células de
combustible sedimentarias porque permiten obtener energía eléctrica a partir de
comunidades microbianas naturales de sedimentos anaerobios. Para fabricarlas es
necesario que el ánodo este enterrado en el sedimento mientras el cátodo queda
expuesto en la fase acuosa aerobia que cubre el sedimento.
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| Clasificación de los dispositivos electroquímicos (Bullen y col., 2006) |
En la proxima entrada continuaremos profundizando en este tema.
Saludos!
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