Muestras de orina. Imagen: edusoft. Fuente: Pixabay.
Un nuevo tipo de célula de combustible que puede convertir en electricidad la orina podría revolucionar la forma de producir bioenergía, especialmente en los países en desarrollo. La investigación, publicada en Electrochimica Acta -del grupo Elsevier-, describe un nuevo diseño de celda de combustible microbiana más pequeña, barata y potente que las tradicionales.
En su estudio, los investigadores de la Universidad de Bath, la Universidad Queen Mary de Londres y el Laboratorio de Robótica de Bristol, las tres del Reino Unido, describen un nuevo diseño de celda de combustible microbiana que supera dos limitaciones de las pilas de combustible microbiana estándar: su coste y su baja producción de energía.
"Las células de combustible microbianas tienen un potencial real para producir bioenergía renovable a partir de material de desecho como la orina", dice Mirella Di Lorenzo, autora del estudio de la Universidad de Bath, en la nota de prensa de Elsevier.
Las células de combustible microbianas son dispositivos que utilizan los procesos naturales de ciertas bacterias para convertir la materia orgánica en energía eléctrica. Hay otras formas de producción de bioenergía, incluyendo la digestión anaeróbica, la fermentación y la gasificación. Pero las células de combustible microbianas tienen la ventaja de trabajar a temperatura y presión ambiente. Son eficientes, relativamente baratas de mantener y producen menos residuos que los otros métodos.
Hay, sin embargo, algunas limitaciones. Las células de combustible microbianas pueden ser bastante caras de fabricar. Los electrodos se hacen generalmente de materiales rentables económicamente, pero el cátodo a menudo contiene platino para acelerar las reacciones que crean la electricidad. Además, las células de combustible microbianas tienden a producir menos energía que los otros métodos de producción de bioenergía.
En su estudio, los investigadores de la Universidad de Bath, la Universidad Queen Mary de Londres y el Laboratorio de Robótica de Bristol, las tres del Reino Unido, describen un nuevo diseño de celda de combustible microbiana que supera dos limitaciones de las pilas de combustible microbiana estándar: su coste y su baja producción de energía.
"Las células de combustible microbianas tienen un potencial real para producir bioenergía renovable a partir de material de desecho como la orina", dice Mirella Di Lorenzo, autora del estudio de la Universidad de Bath, en la nota de prensa de Elsevier.
Las células de combustible microbianas son dispositivos que utilizan los procesos naturales de ciertas bacterias para convertir la materia orgánica en energía eléctrica. Hay otras formas de producción de bioenergía, incluyendo la digestión anaeróbica, la fermentación y la gasificación. Pero las células de combustible microbianas tienen la ventaja de trabajar a temperatura y presión ambiente. Son eficientes, relativamente baratas de mantener y producen menos residuos que los otros métodos.
Hay, sin embargo, algunas limitaciones. Las células de combustible microbianas pueden ser bastante caras de fabricar. Los electrodos se hacen generalmente de materiales rentables económicamente, pero el cátodo a menudo contiene platino para acelerar las reacciones que crean la electricidad. Además, las células de combustible microbianas tienden a producir menos energía que los otros métodos de producción de bioenergía.
Catalizadores
La nueva pila de combustible microbiana en miniatura no utiliza materiales caros para el cátodo; en cambio, está hecho de tela de carbón y alambre de titanio. Para acelerar la reacción y crear más potencia, utiliza un catalizador hecho de glucosa y ovoalbúmina, una proteína que se encuentra en la clara de huevo. Son componentes típicos de los residuos de alimentos.
"Nuestro objetivo es probar el uso de catalizadores de carbono derivados de diversos residuos de alimentos como una alternativa renovable y de bajo coste al platino del cátodo" dice Mirella Di Lorenzo.
A continuación, ajustaron al diseño para ver qué produciría más potencia. Duplicar la longitud de los electrodos, de 4 mm a 8 mm, multiplica la potencia de salida por 10. Apilando hasta tres de las células de combustible microbianas en miniatura, los investigadores fueron capaces de aumentar la potencia por diez en comparación con la producida por las células individuales.
"Las células de combustible microbianas podrían ser una gran fuente de energía en los países en desarrollo, particularmente en las zonas pobres y rurales", dice Jon Chouler, autor principal del estudio, de la Universidad de Bath. "Nuestro nuevo diseño es más barato y más potente que los tradicionales. Los dispositivos de este tipo que pueden producir electricidad a partir de la orina podrían marcar una diferencia real mediante la producción de energía sostenible a partir de residuos".
"Hemos demostrado que el diseño de la célula tiene una incidencia en el rendimiento y queremos investigar más a fondo la relevancia en el rendimiento de la superficie del electrodo en relación al volumen. Nuestro objetivo es ser capaces de miniaturizar el diseño y producri energía a gran escala mediante la generación de baterías compactas de múltiples unidades en miniatura", agrega Di Lorenzo.
La nueva pila de combustible microbiana en miniatura no utiliza materiales caros para el cátodo; en cambio, está hecho de tela de carbón y alambre de titanio. Para acelerar la reacción y crear más potencia, utiliza un catalizador hecho de glucosa y ovoalbúmina, una proteína que se encuentra en la clara de huevo. Son componentes típicos de los residuos de alimentos.
"Nuestro objetivo es probar el uso de catalizadores de carbono derivados de diversos residuos de alimentos como una alternativa renovable y de bajo coste al platino del cátodo" dice Mirella Di Lorenzo.
A continuación, ajustaron al diseño para ver qué produciría más potencia. Duplicar la longitud de los electrodos, de 4 mm a 8 mm, multiplica la potencia de salida por 10. Apilando hasta tres de las células de combustible microbianas en miniatura, los investigadores fueron capaces de aumentar la potencia por diez en comparación con la producida por las células individuales.
"Las células de combustible microbianas podrían ser una gran fuente de energía en los países en desarrollo, particularmente en las zonas pobres y rurales", dice Jon Chouler, autor principal del estudio, de la Universidad de Bath. "Nuestro nuevo diseño es más barato y más potente que los tradicionales. Los dispositivos de este tipo que pueden producir electricidad a partir de la orina podrían marcar una diferencia real mediante la producción de energía sostenible a partir de residuos".
"Hemos demostrado que el diseño de la célula tiene una incidencia en el rendimiento y queremos investigar más a fondo la relevancia en el rendimiento de la superficie del electrodo en relación al volumen. Nuestro objetivo es ser capaces de miniaturizar el diseño y producri energía a gran escala mediante la generación de baterías compactas de múltiples unidades en miniatura", agrega Di Lorenzo.
Referencia bibliográfica:
Jon Chouler, George A. Padgett, Petra J. Cameron, Kathrin Preuss, Maria-Magdalena Titirici, Ioannis Ieropoulos, Mirella Di Lorenzo: Towards effective small scale microbial fuel cells for energy generation from urine. Electrochimica Acta (2016). DOI: 10.1016/j.electacta.2016.01.112.
Jon Chouler, George A. Padgett, Petra J. Cameron, Kathrin Preuss, Maria-Magdalena Titirici, Ioannis Ieropoulos, Mirella Di Lorenzo: Towards effective small scale microbial fuel cells for energy generation from urine. Electrochimica Acta (2016). DOI: 10.1016/j.electacta.2016.01.112.