Los ingenieros de la Universidad Estatal de Oregón han logrado un avance significativo hacia la producción de electricidad a partir de aguas residuales, mediante el uso de nuevos recubrimientos en los ánodos de las celdas electroquímicas microbianas que aumentaron la producción de electricidad unas 20 veces.

Los resultados, recién publicado en línea en Biosensores y Bioelectrónica, una revista profesional, acercar a los investigadores un paso más a la tecnología que podría limpiar los residuos biológicos al mismo tiempo que produce niveles útiles de electricidad, una nueva innovación prometedora en el tratamiento de aguas residuales y la energía renovable.

Los ingenieros descubrieron que al recubrir los ánodos de grafito con una capa de nanopartículas de oro, la producción de electricidad se multiplicó por 20. Los recubrimientos con paladio produjeron un aumento, pero no tanto. Y los investigadores creen que los recubrimientos de nanopartículas de hierro, que serían mucho más baratos que el oro, podrían producir aumentos de electricidad similares a los del oro. para al menos algunos tipos de bacterias.

"Este es un paso importante hacia nuestro objetivo, "dijo Frank Chaplen, profesor asociado de ingeniería biológica y ecológica. "Todavía necesitamos algunas mejoras en el diseño de la cámara del cátodo, y una mejor comprensión de la interacción entre diferentes especies microbianas. Pero el nuevo enfoque claramente está produciendo más electricidad ".

En esta tecnología, las bacterias de los desechos biológicos, como las aguas residuales, se colocan en una cámara anódica, donde forman una biopelícula, consumir nutrientes y crecer, en el proceso liberando electrones. En este contexto, las aguas residuales son literalmente el combustible para la producción de electricidad.

En tecnología relacionada, un enfoque similar puede producir gas hidrógeno en lugar de electricidad, con el potencial de ser utilizado en pilas de combustible de hidrógeno que puedan impulsar los automóviles del futuro. En cualquier caso, el tratamiento de aguas residuales podría cambiarse de una tecnología que consume energía a una que produce energía utilizable.

Investigadores de la Facultad de Ingeniería y la Facultad de Ciencias Agrícolas de OSU, incluido Hong Liu, profesor asistente de ingeniería biológica y ecológica, son líderes nacionales en el desarrollo de esta tecnología, lo que podría reducir significativamente el costo del tratamiento de aguas residuales en los Estados Unidos. También puede encontrar aplicaciones en áreas rurales o países en desarrollo, donde la falta de un suministro eléctrico adecuado hace que el tratamiento de aguas residuales no sea práctico. Puede ser posible crear plantas de tratamiento de aguas residuales que sean completamente autosuficientes en términos de uso de energía.

La tecnología ya funciona en laboratorio, los investigadores dicen, pero los avances son necesarios para bajar su costo, mejorar la eficiencia y la producción eléctrica, e identificar los materiales de menor costo que se pueden utilizar.

Esta investigación ha sido apoyada por la National Science Foundation y el Oregon Nanocience and Microtechnologies Institute.

"Los avances recientes en nanofabricación brindan una oportunidad única para desarrollar materiales de electrodos eficientes debido a la notable estructura, propiedades eléctricas y químicas de los nanomateriales, ", escribieron los investigadores en su informe." Este estudio demostró que la nanodecoración puede mejorar en gran medida el rendimiento de los ánodos microbianos ".