Bio-Cell Fuels

1. Bio-Cell Fuels Christina M. Díaz López 842-04-2088 BIOL-4315-001

2. ¿Qué son “Bio-Cell Fuels”? • Las denominadas “Bio- Cell Fuels" utilizan bacterias para extraer electrones de un combustible orgánico, como pueden ser carbohidratos o proteínas o residuos en bruto, y conducirlos por un circuito eléctrico. • Estos sistemas buscan producir hidrógeno directamente. Los microorganismos empleados son bacterias comunes encontradas en el suelo y en las aguas residuales. • Estas bacterias, llamadas exoelectrógenas, rompen las moléculas de ácido acético, producidas por la celulosa, glucosa o cualquier otra materia fermentada, provocando así una electrólisis microbiana que crea el hidrógeno dentro de una pila.

3. ¿Cómo funcionan? • En dispositivo se sitúan las bacterias en una de las cámaras de un recipiente que consta de dos cámaras separadas por una membrana, y en la que se ha vertido una disolución acuosa del compuesto orgánico en cuestión. • Los microorganismos situados en el electrodo positivo de esa cámara rompen las moléculas orgánicas (por ejemplo el ácido acético del vinagre) produciendo protones y electrones. • Los protones se difunden hacia el electrodo negativo de la segunda cámara a través de la membrana, mientras que los electrones viajan por fuera a través un cable de un electrodo a otro ayudados por una fuente de voltaje externa. • Una vez se recombinan en la segunda cámara se desprende el hidrógeno gaseoso de la misma.

5. ¿Cómo funcionan? • Las células de combustible microbianas funcionan a través de la acción de bacterias que pueden pasar electrones y protones al cátodo de la célula. Los protones pasan a través de la membrana hacia el cátodo. Mientras que los electrones fluyen desde el ánodo a través de un cable al cátodo, produciendo una corriente eléctrica. En el proceso, las bacterias consumen la materia orgánica de las aguas residuales y limpian el agua.

6. Rendimiento de la electrolisis • En experimentos realizados se ha logrado que el rendimiento conseguido en esta “electrolisis”, mediada por microbios, para extraer el hidrógeno, sea muy alto. Para el vinagre se obtuvo un rendimiento del 91% y para la celulosa del 68%. Casi todo el hidrógeno disponible en las moléculas orgánicas puede ser extraído en forma gaseosa y utilizable. • Este hallazgo podría abrir las puertas a la producción de hidrógeno a partir de biomasa a escala industrial. En teoría se podría utilizar celulosa vegetal producida por plantas de alto rendimiento (hierbas de crecimiento rápido) para así obtener hidrógeno. • La electricidad aplicada al sistema no es muy grande y el hidrógeno producido rinde más energía que la consumida en el proceso. En el caso de utilizar vinagre la eficiencia total es del 80%, mucho más alta que en los procesos de obtención de biocombustibles como etanol o biodiesel.

7. Usos del hidrógeno • La energía desprendida en la combustión de un motor que funcione a base de hidrógeno es casi tres veces más alta que la producida por un motor a bencina, y no produce contaminación, esto debido a que el subproducto generado es agua, y es esta la razón por la cual la NASA, emplea el hidrógeno líquido como combustible de sus cohetes desde la década del setenta. • Lo atractivo del hidrógeno resulta de su abundancia natural y capacidad de almacenar y soltar energía sin causar contaminación al medio ambiente. Aproximadamente 95 por ciento del hidrógeno estadounidense viene del petróleo o de gas natural por un proceso conocido como la reformación de vapor. • Con este sistema han conseguido alimentar un reloj digital, lo que significa que podría ser una alternativa ecológica a las baterías normales para todo tipo de dispositivos portátiles, ya que sólo necesitan hidrógeno y oxígeno para producir electricidad, generando agua como desecho.

8. Beneficios de los “Bio-Cell Fuels” • Este sistema se podría utilizar cualquier tipo de desperdicio orgánico para producir hidrógeno. • Además podría ayudar a hacer el hidrógeno una fuente de energía viable, ya que usa un sistema de producción que funciona con material orgánico de deshecho. • Son conductores eléctricos muy baratos de confeccionar y suministran una gran área superficial para adherir la biopelícula bacteriana. • Bruce Logan, uno de los padres del descubrimiento, asegura que estas pilas son muy fáciles de hacer, que la disponibilidad de las bacterias es total y por eso hasta se podrían construir en casa, teóricamente, pero resultaría mucho más rentable si se fabricaran a escala comercial.

9. Beneficios de los “Bio-Cell Fuels” • Un beneficio adicional de la célula de combustible microbiana es que, mientras genera electricidad, limpia las aguas residuales, algo que normalmente requiere del consumo de energía.

10. Desventajas • El hidrógeno se presenta como una fuente virtualmente ilimitada de energía limpia, aunque los beneficios económicos hasta ahora son mínimos, ya que se obtiene mediante gas natural y con procesos que liberan dióxido de carbono. • El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero que contribuye a que la Tierra tenga una temperatura habitable, siempre y cuando se mantenga dentro de un rango determinado. Sin dióxido de carbono, la Tierra sería un bloque de hielo. Por otro lado, un exceso de dióxido de carbono acentúa el fenómeno conocido como efecto invernadero, reduciendo la emisión de calor al espacio y provocando un mayor calentamiento del planeta. • En los últimos años la cantidad de dióxido de carbono ha aumentado mucho y eso contribuye al calentamiento global del clima planetario.

11. BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DE CHOCOLATE • Los microorganismos utilizan diversos elementos para alimentarse, por lo que el combustible de estas "baterías biológicas" podría ser muy variado. • Científicos de la Universidad de Birmingham (Reino Unido) han desarrollado una célula de combustible a partir de una bacteria que consume el azúcar del chocolate y el turrón produciendo hidrógeno. • Los investigadores han aprovechado este gas para alimentar la célula de combustible, que genera suficiente electricidad para mover un pequeño ventilador. Este proceso podría aprovecharse además para limpiar por ejemplo los desechos de las fábricas de chocolate, reconvirtiéndolos en electricidad. • Por su parte, investigadores de la Universidad inglesa de Oxford han creado una célula de combustible de hidrógeno que utiliza enzimas, biomoléculas capaces de acelerar una reacción química, en vez de los caros metales que se utilizan normalmente en este sistema.

12. Referencias • http://www.eleconomista.es/mercados-cotizaciones/noticias/52730/08/06/RSC-Determinados-organismos-convierten-residuos-en-electricidad-surgiendo-una-nueva-fuente-de-energia-ecologica.html • http://www.ecoperiodico.com/destacados/20071114/nueva-fuente-de-hidrogeno-las-bacterias • http://www.solociencia.com/ingenieria/07050704.htm • http://es.wikipedia.org/wiki/Anh%C3%ADdrido_carb%C3%B3nico • http://www.atinabiotec.cl/content/view/35175/EL_HIDROGENO_COMO_ENERGIA_DEL_FUTURO.html • http://neofronteras.com/?p=1030