Los científicos de materiales de Cornell y los ingenieros bioelectroquímicos pueden haber creado un innovador material de electrodo rentable para limpiar contaminantes en aguas residuales.

Los investigadores crearon electrodos de nanofibras de carbono electro-hilados y los recubrieron con un polímero conductor, llamado PEDOT, para competir con los electrodos de tela de carbono disponibles en el mercado. Cuando se aplica el recubrimiento PEDOT, una capa de bacterias eléctricamente activa, Geobacter sulfurreducens, crece naturalmente para crear electricidad y transferir electrones al nuevo electrodo.

Las nanofibras conductoras crean una superficie favorable para esta bacteria, que digiere los contaminantes de las aguas residuales y produce electricidad, según la investigación.

"Los electrodos son costosos de fabricar ahora, y este material podría hacer bajar el precio de los electrodos, facilitando la limpieza del agua contaminada, "dijo el coautor principal Juan Guzmán, candidato a doctorado en el campo de la ingeniería biológica y ambiental.

Bajo un microscopio el electrodo de nanofibras de carbono se asemeja a una fregadora de cocina. El electrodo fue fabricado por el coautor principal Meryem Pehlivaner, SRA. '13, actualmente estudiante de doctorado en Northeastern University, con la autora principal Margaret Frey, profesor de ciencia de la fibra y decano asociado de la Facultad de Ecología Humana. Pehlivaner fabricó las nanofibras de carbono mediante procesos de electrohilado y carbonización. Después de unas horas de electrohilado, emerge una gruesa hoja de nanofibras, visible a simple vista.

Pehlivaner se acercó a Guzmán y al autor principal Lars Angenent, profesor de ingeniería biológica y ambiental, por la colaboración en la aplicación de los electrodos de nanofibras de carbono al tratamiento simultáneo de aguas residuales y la producción de energía eléctrica.

El electrodo de nanofibras de carbono personalizable se utilizó por su alta porosidad, superficie y biocompatibilidad con las bacterias. Al adherirse a PEDOT, el material obtiene una función mejorada, según los investigadores.

Guzmán dijo que las plantas de tratamiento de aguas residuales aún no emplean este método. A gran escala, las bacterias en el electrodo podrían capturar y degradar los contaminantes de las aguas residuales que fluyen por él. Esta tecnología puede mejorar el tratamiento de aguas residuales al permitir que los sistemas ocupen menos tierra y aumenten el rendimiento.

Conceptos como este ocurren en campus donde profesores y estudiantes quieren comunicarse y colaborar, Angenent dijo. "Esto define la colaboración radical, ", dijo." Tenemos científicos de fibra hablando con ingenieros ambientales, de dos universidades de Cornell muy diferentes, crear realidad a partir de una idea, que fue más o menos una corazonada, que hará que la limpieza de las aguas residuales sea mejor y un poco más económica ".

La investigación, "Rendimiento de los electrodos de nanofibras de carbono electrohilado con poli conductor (3, Recubrimientos de 4-etilendioxitiofeno) en sistemas bioelectroquímicos, "se publicará el 15 de julio en el Diario de fuentes de energía .