Celdas De Combustibles Microbianos

TRATAMIENTO BIOLOGICO DE AGUAS RESIDUALES
ESTADO DEL ARTE PARA EL USO DE CELDAS DE COMBUSTIBLE MICROBIANO (MFC) PARA EL TRATAMIENTO BIOLOGICO DE AGUAS RESIDUALES.
El agua limpia es un derecho para todos pero es bien sabido que en muchos lugares del mundo este es denegado. Para el 2030 se establece que la población mundial va a duplicarse y con tanta población los problemas con el aguaaumentaran, por lo tanto es esencial que los países empleen una parte de su economía en infraestructura sanitaria(Oh et al., 2010). Sin embargo la limpieza del agua viene con un gran precio ya que en los proceso de tratamiento de aguas por medio de lodos activados en Colombia se gasta mas de $ 14 millones anuales en energía. Una celda de combustible microbiano (MFC) es un nuevo proceso bio-electroquímicaque produce electricidad a partir de la oxidación anaerobio de los sustratos orgánicos biodegradables(Ahn & Logan, 2010), esta tecnología convierte la energía almacenada en los enlaces químicos de los compuestos orgánicos en energía eléctrica lograda a través de reacciones catalíticas por microorganismos(Du, Li, & Gu, 2007), son nuevos tipos de bioreactores que utilizan biopeliculasexoelectrogénicas para la producción de energía electroquímica(Oh et al., 2010), es un sistema en el cual los microrganismos convierten la energía química producida por la oxidación de compuestos orgánicos e inorgánicos en ATP por reacciones secuenciales en las que los electrones se transfieren a un aceptor final de electrones para generar corriente eléctrica(Nimje et al., 2012).
Una MFC estacompuesta de dos cámaras: una cámara anódica anaeróbica y una cámara catódica aeróbica separadas por una membrana de intercambio iónico, las bacteria anaeróbicas que respiran en el ánodo oxidan la materia orgánica y producen electrones y protones; las bacterias transfieren los electrones hacia el ánodo los cuales pasan por un circuito externo produciendo corriente. La mayor ventaja de las celdas es sulargo tiempo de vida que es aproximadamente mayor a 5 años(Rahimnejad, Ghoreyshi, Najafpour, Younesi, & Shakeri, 2012). Los protones migran por la solución a través de la membrana hasta el cátodo donde se combina con el oxigeno y los electrones para formar agua, las densidades de potencia de las aguas residuales industriales y domesticas usando MFC varían de 4-15 W/m3 (Oh et al., 2010). Elfoco de las pruebas con las MFC ha sido la maximización de las densidades de potencia con menos consideración en el tratamiento o la recuperación de energía eléctrica en función de la operación del sistema, muchas pruebas en aguas residuales y productos químicos puros se han llevado a cabo bajo condiciones mesófilas con el fin de controlar la temperatura en el laboratorio pero temperaturas mas bajasque la temperatura ambiente son mas relevantes para esta aplicación.(Ahn & Logan, 2010). La densidad de corriente y la potencia de salida puede ser mucho mayor por la adición de agentes mediadores de electrones, a menos que las especies en la cámara sean anofilas, los microbios son incapaces de transferir electrones directamente al anodo. Las capas externas de la mayoría de las especiesmicrobianas se componen de membranas de lípidos no conductores, peptidoglicanos y polisacáridos que impiden la directa transferencia de electrones hacia el ánodo. Los mediadores de electrones aceleran la transferencia. Los mediadores en un estado oxidado pueden fácilmente ser reducidos por captura de electrones del anodo y llegan a ser oxidados otra vez en la solución en la cámara anódica.
Esteproceso cíclico acelera la velocidad de transferencia de electrones y por lo tanto aumenta la potencia de salida. Buenos mediadores deben poseer las siguientes características:
* Capaz de atravesar la membrana celular fácilmente.
* Capaz de agarrar electrones desde la cadena de electrones de los electrones.
* Posee una alta velocidad de reacción en el electrodo.
* Tiene buena...