Palabras clave: energía

La energía del futuro es cosa de bacterias

Por Ana Sotres Fernández.

Ante la alerta de una crisis energética global por el uso incontrolado de combustibles fósiles, son muchos los grupos de investigación alrededor de todo el mundo que se han adentrado en la búsqueda de fuentes de energía renovables, con el mínimo impacto posible sobre el medio ambiente.

www.geobacter.org

Desde hace ya varios años, existen una serie de tecnologías bien implantadas, entre las que se incluyen las estrategias de procesamiento biológico para producir bioenergía, mientras a su vez, se puede tratar aguas residuales procedentes de la industria o de la agricultura. Estas estrategias están centradas en la producción biológica de hidrógeno, de bioetanol y de metano. Sin embargo, en los últimos años, el descubrimiento de bacterias productoras de electricidad, nos ha situado ante una nueva forma de energía verde. La conversión de energía química en eléctrica es posible gracias a unos dispositivos llamados celdas de combustible microbianas, o Microbial Fuel Cells (MFC).

¿Qué son las celdas de combustible microbianas?

Las celdas de combustible microbianas, son un tipo de sistemas bioelectroquímicos que,  mediante la actividad metabólica de los microorganismos, convierten la energía química de la materia orgánica biodegradable en electricidad. Los microorganismos funcionan en este caso como catalizadores de la reacción, para convertir energía química en electricidad mediante procesos de oxidación de la materia orgánica. Existen muchos tipos de configuraciones de celdas microbianas, pero el modelo convencional, es el de doble cámara. Este está compuesto por una cámara anódica y una cámara catódica, separados por una membrana de intercambio iónica. Podría decirse que el funcionamiento de estos sistemas es parecido al de una pila convencional.

Fuente: TRENDS in Biotechnology
Fuente: TRENDS in Biotechnology

Los microorganismos son capaces de oxidar la materia orgánica biodegradable en el ánodo. En este proceso de oxidación de la materia orgánica se generan electrones, y algunos microorganismos son capaces de transferir estos electrones liberados durante la oxidación, hacia un aceptor de electrones (el electrodo), y a través de un circuito externo, se dirigen al cátodo, donde son consumidos durante la reducción de oxígeno. El balance de cargas entre los dos compartimentos, se mantiene debido a un transporte de iones entre ellos a través de la membrana de intercambio iónica. Al final del proceso, el flujo de electrones generado puede ser aprovechado en forma de corriente eléctrica.

Bacterias productoras de electricidad

El principio tecnológico de las MFCs, se basa en que los microorganismos son capaces de generar electricidad transfiriendo electrones desde un donador de electrones (bajo potencial) a un aceptor de electrones (alto potencial), debido a la diferencia de potencial electroquímico generado entre ellos. El hecho de que los microorganismos puedan tener la capacidad de intentar maximizar su ganancia energética seleccionando el aceptor de electrones con el mayor potencial disponible, como es un ánodo en condiciones anóxicas ,conectado a un cátodo, donde si hay un oxidante fuerte, cambiando el curso normal de electrones, es lo que hace que las celdas de combustible microbianas puedan generar electricidad a través de la oxidación de sustancias orgánicas.

Existen muchos estudios que hablan de los diferentes mecanismos de transferencia de electrones al electrodo. Además de la transferencia de electrones, otro de los puntos clave y todavía con muchas incógnitas por resolver, es acerca de las comunidades y la ecología microbianas dentro de las MFCs. Hay una vertiente dentro de la comunidad científica a creer que el incremento de la generación de electricidad por una comunidad bacteriana se debe también a la actividad sinérgica de bacterias, que probablemente no juegan un papel directo en la transferencia de electrones al electrodo, pero sí tienen un papel clave en el consorcio microbiano.

Hay pues tres clases de sistemas vivos: organismos, partes de organismos y comunidades de organismos; todos ellos totalidades integradas cuyas propiedades esenciales surgen de las interacciones e interdependencia de sus partes.    Fritjof Capra, 1996. La trama de la vida.

                                                                                           

Los análisis de las comunidades microbianas asociadas al ánodo de las MFC muestran una gran diversidad de géneros bacterianos, dependiendo de la naturaleza del inóculo, del residuo a tratar, y del tipo de MFC utilizada.

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El microorganismo modelo hasta ahora para estudiar estos sistemas, ha sido Geobacter sp. En la foto se muestra este microorganismo y los apéndices, llamados nanowires, los cuales utiliza a modo de cables conductores para la transferencia de electrones al electrodo.

Aplicaciones de las celdas de combustible microbianas

Como se ha comentado anteriormente, las MFCs son reactores en los cuales, mediante la acción de microorganismos, se puede degradar la materia orgánica en la cámara anódica, y producir bioelectricidad en el proceso. La eliminación de nutrientes, como carbono, nitrógeno, fósforo y sulfuro de las aguas residuales, normalmente sirve para recuperar potencialmente recursos minerales útiles, y recuperación de agua, pero por otra parte requiere grandes cantidades de energía. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías, como las MFCs, podría significar un gran avance, al llevar a cabo la recuperación simultánea de energía, agua y nutrientes desde las aguas residuales, tanto agrícolas como industriales.

 No basta saber, se debe también aplicar. No es suficiente querer, se debe también hacer. Johan Wolfgang von Goethe

En el siguiente vídeo, el profesor Bruce E. Logan, pionero en el campo de las MFC, explica los aspectos básicos del funcionamiento de una microbial fuel cell, y cómo servin estos sistemas para su utilización en el tratamiento de aguas residuales.

No cabe duda de que es una tecnología prometedora, pero todavía son muchos los cuellos de botella que existen, y aunque actualmente se encuentra más en fase de laboratorio que implantada a escala real, algunos grupos de investigación ya han dado los primeros pasos. Este es el caso de un grupo de científicos de la University of West of England, los cuales instalaron unos urinarios públicos en un festival de Glastonbury, para producir electricidad a partir de la orina.

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Luz vital

La humanidad se enfrenta a un problema cada vez más acuciante: el modelo energético actual es totalmente insostenible. El cambio climático es una realidad, la demanda energética es cada día mayor y las reservas de combustibles fósiles tienen un límite. Ante este panorama, muchos colectivos buscan alternativas a las fuentes de energía convencionales. Y algunos de ellos han encontrado una fuente de esperanza en la vida misma: la bioluminiscencia.

Las moléculas de la luz

Lampyris noctiluca
Lampyris noctiluca, gusano de luz. / Wikimedia Commons

Estrellas bailarinas entre los árboles en las noches de verano; las luciérnagas muestran en silencio su espectáculo, ajenas a cualquier fascinación. Para ellas es un proceso de vital importancia: la búsqueda de pareja para el apareamiento. Pero no son los únicos organismos capaces de brillar con luz propia.

Hay peces abisales que utilizan la luz que generan en sus antenas para atraer presas, mientras que la parte inferior del cuerpo de algunos cefalópodos brilla para camuflarse con la luz que viene de la superficie. Sin embargo, las mayores expertas en bioluminiscencia son las bacterias, y es que la luz emitida por muchos animales la generan en realidad bacterias a cambio de ser alimentadas; es lo que se conoce como simbiosis.

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Vemos la luz con la energía solar

Las energías renovables son una de las soluciones al momento crítico por el que estamos pasando ecológicamente. Deberían ir viento en popa, y en algunos casos así lo hacen. Pero en otros parecen que son más las trabas que se le ponen que las facilidades que se le dan.

Aquí tenemos un Shortland de la energía solar:

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El chocolate es más que un placer adulto

El consumo de chocolate es cada año mayor, no sólo por los fans que día a día se suman a este tremendo placer para el paladar, sino porque se ha demostrado los beneficios que esta joya gastronómica tiene para el cuerpo humano.

 

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Grafeno: El futuro en la punta de lápiz

¿Te imaginas que una buena mañana te despiertas con el sol pasando a través de tus ventanas y enciendes la tostadora gracias a la electricidad que está generando el propio cristal de la ventana? Suena futurista, pero la verdad es que no se aleja tanto de una nueva línea de investigación en nanotecnología que está desarrollando un finísimo material llamado grafeno. Continuar leyendo

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¿ A cuanto el kilo de fotones, señor Ministro?

Fiesta Sol y playa. Para que negarlo. En España, esta es la trinidad que permite a muchos ganarse el pan de cada día, servidor incluido, que en más de una se las ha visto de camarero y sin contrato para ganarse -como diría mi abuela- 4 perras. Y es que hablando de playa, el más espabilado ya anda pensando en trasladar el chiringuito 300 metros tierra a dentro, no sea que, eso que dice la ciencia sobre el Cambio Climático y el aumento del nivel del mar, finalmente resulte cierto, y se le vaya a inundar el negocio.

Al menos nos queda el sol, y para nuestro consuelo, en España hay mucho. Además, a veces uno se encuentra con noticias que le devuelven algo de la fe en la humanidad que dejó por el camino. Así pues, parece que los amigos de Tesla Motors, tienen la intención de sacar al mercado una batería revolucionaria de gran capacidad de almacenamiento, poniendo con ello solución, al que hasta el momento, es uno de los mayores problemas de las energías renovables.

Se trata de un paso firme hacia el autoconsumo fotovoltaico. Se facilita así, que cada cual, produzca su propia energía, permitiendo aliviar la dependencia de miles de consumidores respecto de las grandes compañías eléctricas, y dando tregua a una práctica que ya se viene instaurando en algunos países como México, Canadá, o Dinamarca -entre otros- conocida como Balance neto. Simplificando mucho, el balance neto permite verter a la red global el exceso de electricidad producida por un sistema de autoconsumo, con la finalidad de poder hacer uso de la misma en otro momento.

Son razones para alegrarse, me digo, pero – siempre hay un pero-, estamos en España. Y mientras que desde algunos países como Alemania, -con un parque fotovoltaico 4 veces mayor, y más productivo que él nuestro, pese a no contar ni de lejos con la misma radiación solar-, nos miran con perplejidad y se parten la caja, aquí seguimos a nuestras cosas, a caballo entre la desinformación y el legislar en la sombra.

Y es que a uno le extraña, -o más bien no- la poca cobertura mediática que se le da a asuntos como al del último Borrador del Real Decreto de Autoconsumo de Energía Eléctrica Fotovoltaica. En este, se plantea – y no es una metáfora- ponerle precio al sol. Peaje de respaldo le llaman, así, por la cara, sin vaselina, y que decir hay, que se trata de un término acuñado por la patronal eléctrica, transcrito tal cual a la Ley. Sin complejos. Lo triste, es que tamaña hazaña no resulta una sorpresa en un país en el que 2 ex-presidentes y una decena de ex-ministros, viven a sueldo de las grandes compañías energéticas.

Ex-políticos en compañias eléctricas

Para el que todavía no lo haya pillado del todo, así nos lo montamos en España. Y es que resulta que con esto de la crisis, hay que inventarse nuevas maneras de sacarle los cuartos al personal. No importa que a excepción de Irlanda y Chipre -que son islas y tiene su razón de ser- seamos el país europeo que más cara paga la electricidad. No concierne que seamos un país con déficit energético, y que importa el 80% de la energía que consume. Tampoco que gastemos 50.000 millones de euros anuales en petróleo y gas árabe, o en energía nuclear francesa. Aquí, nos va más eso de endosarle a un paisano multas de hasta 60 millones de euros por instalar una placa solar . Y es que, tal y como están las cosas, lo de instalar un panel se puede considerar un acto patriótico.

El asunto da para mucho. Lamento que se me acabe la página y no poder contaros sobre los inconvenientes del actual modelo energético. Sobre como se amplía la vida de centrales nucleares al amparo de intereses políticos y privados. Sobre cómo a costa de capital público en forma de subvención- de las que se han aprovechado gente honrada y mangantes de traje  y corbata- se ha invertido en los últimos años en energía solar y eólica, y de cómo en el último quinquenio, a base de Real Decreto, miles de pequeños inversores que depositaron sus esperanzas y su dinero en la idea de un futuro más sostenible, se han  visto empujados a la ruina. Sobre cómo se ha enviado al paro a miles de trabajadores especializados en una industria, moderna, limpia, justa y sostenible que hoy apenas sobrevive. Sobre…

A cambio, y asumiendo la deuda pendiente, os presento a mi amigo Marcelino. En realidad no le conozco, pero es mi amigo, aunque él no lo sepa. Hoy he visto su vídeo, y he de decir que gente como él se merece, sin reservas, toda mi admiración y respeto. Y es que a Marcelino se le ve un tío de campo -gente sencilla con la que he tratado a menudo, y con la que me suelo sentir a gusto-, y a lo mejor me equivoco, pero su cara me dice que es un tipo honesto, y por eso, ya de primeras, me cae bien. Marcelino no sabe mucho inglés, y por lo que parece, tampoco tiene una buena cámara, pero los tiene cuadrados, porque aun sabedor de sus carencias, se tira al Youtube,-como antaño se tiraban al monte-, tan solo por defender lo que piensa. Por eso os dejo su vídeo, y aprovecho para decirle que, si algo me fastidia, Marcelino, amigo mío, es vivir en esta provincia de Europa, en el que tu vídeo tiene 1200 visitas, a pesar de haber sido líderes en un sector como el fotovoltaico, el cual se están empeñando en desmantelar panel a panel.

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