Como ya hemos visto en la entrada anterior
las celdas biológicas se basan en la catálisis enzimática, o sea utilizan
biocatalizadores, siendo dispositivos capaces de transformar directamente la
energía química en eléctrica a través de reacciones que dependen de vías
bioquímicas.
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| Esquema de una celda de biocombustible (Davis y Higson, 2006) |
Se produce una reacción de oxidación en el
ánodo y otra de reducción en el cátodo, lo que provoca la producción de
energía, agua y dióxido de carbono.
La MFCs se han clasificado en tres grupos:
- De primera generación: mediadores redox artificiales (rojo neutro, azul de metileno, etc.) son capaces de atravesar la membrana citoplasmática celular y transferir electrones desde estas hacia la superficie del ánodo.
- De segunda generación: los electrones son transferidos mediante la reducción y oxidación de compuestos del azufre.
- De tercera generación: utilizan bacterias reductoras de metales (miembros de la familia Geobacteriaceae y Shewanellaceae) que presentan un tipo especial de citocromos unidos a la membrana, capaces de transferir electrones directamente a los electrodos.
El análisis de las comunidades microbianas
asociadas a las MFC muestran una gran diversidad de géneros bacterianos
dependiendo de la naturaleza del inóculo, el combustible (materia orgánica) y
del tipo de MFC utilizada.
Son en realidad biorreactores que albergan la
oxidación de un combustible orgánico catalizada por microorganismos. Existen
distintos diseños de MFC que se adaptan a la naturaleza del combustible y a la
finalidad del ensayo, también es importante el material de los electrodos: el
platino produce los mejores resultados pero por su elevado coste se utiliza más
el grafito en cualquiera de sus variantes. Los combustibles que pueden
utilizarse para alimentar estas MFC van desde soluciones de compuestos
sencillos (acetato o glucosa) a mezclas complejas ricas en materia orgánica
(residuos vegetales o aguas residuales).
En la actualidad se estudia la manera de
optimizar las dos maneras diferentes de obtener energía eléctrica con ayuda de
microorganismos:
I. Pilas
o celdas de combustible microbianas.
II. Células
de combustible sedimentarias.
En que los microorganismos oxidan materia
orgánica mediante un mediador que sirve para transportar electrones desde la
bacteria hasta el electrodo. El problema con el uso de mediadores es que suelen
ser sustancias tóxicas, por eso se busca la optimización del proceso mediante
la utilización de microorganismos que no los necesiten (como Geobacter).
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| Celda de combustible sedimentaria (Wikipedia) |
Una vez clara la definición y los tipos de MFC, pasaremos (en proximas actualizaciones) a temas más específicos.
Saludos!
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