Cambiar la química de la superficie de los electrodos conduce al crecimiento preferencial de una nueva bacteria electroactiva que podría soportar un tratamiento mejorado de aguas residuales sin energía.

Crecer, Las bacterias electroactivas descomponen los compuestos orgánicos transfiriendo electrones a sustratos en estado sólido fuera de sus células. Los científicos han utilizado este proceso para impulsar dispositivos, como los sistemas electroquímicos microbianos, donde las bacterias crecen como una película en un electrodo, descomponer los compuestos orgánicos en las aguas residuales y transferir los electrones resultantes al electrodo.

Los científicos ahora están buscando formas de mejorar este proceso para que produzca gas hidrógeno en un electrodo de cátodo cargado negativamente. que luego se puede convertir en electricidad para alimentar plantas de tratamiento de aguas residuales. Esto necesita bacterias electroactivas que transfieran electrones de manera eficiente a un electrodo de ánodo cargado positivamente que no use hidrógeno para su crecimiento.

Krishna Katuri, un científico investigador en el laboratorio de Pascal Saikaly, y sus colegas ahora han encontrado una nueva bacteria electroactiva, llamado Desulfuromonas acetexigens, que crece preferentemente cuando la química de la superficie del ánodo cambia de una manera específica. La bacteria produce una densidad de corriente más alta que la bacteria productora de corriente más importante, Geobacter sulfurreducens, y en menos tiempo.

"Consideramos que este es un gran descubrimiento en el campo, "dice Katuri.

Al modificar la química de la superficie, los investigadores modificaron electrodos de grafito para producir amino, grupos carboxilo e hidróxido en su superficie. Cuando lodo y acetato, un compuesto orgánico utilizado como pienso, se colocaron en una cámara de vidrio junto con el electrodo, las bacterias crecieron rápidamente en la superficie del electrodo. Los análisis revelaron que D. acetexigens creció preferentemente rápidamente en los electrodos modificados, mientras que G. sulfurreducens creció en electrodos no modificados usados ​​convencionalmente probados como controles.

Otros análisis mostraron que D. acetexigens generó una densidad de corriente de alrededor de 9 amperios por metro cuadrado dentro de las 20 horas posteriores al inicio del proceso. en comparación con sólo 5 amperios por metro cuadrado en 72 horas por G. sulfurreducens.

También, D. acetexigens no utiliza hidrógeno como alimento. Esto significa que un reactor electroquímico microbiano que trata aguas residuales podría combinar los electrones y protones producidos por esta bacteria para generar gas hidrógeno en el cátodo.

"A continuación, planeamos estudiar cómo D. acetexigens transfieren electrones y aprender cómo maximizar su actividad en el ánodo, ", dice Saikaly." También estamos fabricando un reactor de celda de electrólisis microbiana a escala piloto para tratar las aguas residuales domésticas con esta bacteria mientras recuperamos el gas hidrógeno como energía. Los paneles solares se integrarán en el reactor piloto con el objetivo de utilizar energía solar y de hidrógeno para lograr un tratamiento de aguas residuales con energía neutra o incluso posiblemente con energía positiva ".