Los MEC comprenden botellas de vidrio de aguas residuales que contienen (a) el ánodo o electrodo de trabajo MEC, (b) el electrodo de referencia y (c) el cátodo o contraelectrodo. Crédito:2017 KAUST
Las aguas residuales calientes y saladas son un subproducto de muchas industrias, incluida la producción de petróleo y gas, procesamiento de mariscos y teñido de textiles. Los investigadores de KAUST están explorando formas de desintoxicar esas aguas residuales y al mismo tiempo generar electricidad. Están utilizando bacterias con propiedades notables:la capacidad de transferir electrones fuera de sus células (exoelectrogenes) y la capacidad de soportar temperaturas y salinidad extremas (extremófilos).
Los investigadores, dirigido por Pascal Saikaly, usó agua recolectada de tres piscinas de salmuera de aguas profundas en el Mar Rojo para llenar prototipos de celdas de electrólisis microbiana (MEC), también conocidas como pilas de combustible. "Las piscinas de salmuera del Mar Rojo son buenos lugares para encontrar bacterias extremófilas porque se encuentran entre los entornos naturales más extremos del mundo, con salinidad hasta el 25% y temperaturas superiores a 46 ° C, "explica el autor principal y ex estudiante de doctorado y postdoctorado de KAUST, Noura Shehab. "Sin embargo, su potencial para la generación de electricidad no ha sido explorado previamente ".
Típicamente, Los MEC toman la forma de botellas de vidrio, que están llenos de aguas residuales, y contienen electrodos estériles de grafito y acero inoxidable. "Cualquier bacteria exoelectrogénica presente puede oxidar la materia orgánica en las aguas residuales, generando electrones que son transportados al electrodo positivo. Cuando se aplica un pequeño voltaje al sistema, los electrones se combinan con los protones en el agua en el electrodo negativo, produciendo gas hidrógeno, "explica el coautor Krishna Katuri. Así, simultáneamente limpian el agua y generan hidrógeno, una limpia, combustible transportable.
Un resumen del sistema MEC que se está probando en KAUST. Las bacterias de las piscinas saladas pueden ayudar a limpiar las aguas residuales de la industria, así como a generar energía. Crédito:2017 Srikanth Pedireddy
En este estudio, MEC con agua de una piscina de salmuera, Valdivia, generó una corriente eléctrica estable durante casi dos meses, soportando temperaturas de 70 ° C y 25% de salinidad. El análisis genético de la biopelícula de microorganismos que colonizan el ánodo mostró una alta proporción del género Bacterioides y significativamente más de estas bacterias que las encontradas en las muestras originales. Este enriquecimiento de la biopelícula por Bacterioides muestra que los miembros de este género tienen un gran potencial para prosperar en condiciones extremas. mientras genera corriente eléctrica.
Ahora, un tecnólogo jefe en la industria, Shehab se enorgullece de este primer estudio para explorar las piscinas de salmuera del Mar Rojo como una nueva fuente de bacterias exoelectrogénicas. "Hemos demostrado no solo que los exoelectrógenos están presentes en estos entornos, pero también que se pueden utilizar para ejecutar MEC en condiciones desafiantes de alta temperatura y alta salinidad, " ella dice.
Los investigadores ahora están explorando formas de enriquecer los MEC con otras bacterias conocidas como electrótrofas, que son capaces de consumir electrones, también del Mar Rojo. "Estos tienen el potencial de convertir productos de desecho, como el dióxido de carbono, en valiosos productos químicos, como metano y acetato, "explica Saikaly.
