CELULAS DE COMBUSGTIBLE FOTOVOLTAICAS

CÉLULAS DE COMBUSTIBLE MICROBIANAS FOTOSINTÉTICAS
INTRODUCCION
La escasez de la energía sostenible y la contaminación extensiva del medio ambiente junto con el calentamiento global debido a las emisiones de CO2 son los mayores problemas a los que se hacen frente hoy en día.
El uso de organismos fotosintéticos para superar esos problemas ha ganado mucho interés en los últimos años, sobre todopor su habilidad de convertir CO2 con la fotosíntesis en biomasa potencial y así evitar su emisión a la atmósfera. La fusión de los organismos fototróficos con las células de combustible microbianas (MFCs) es una opción interesante para generar células de combustible microbianas fotosintéticas (PMFCs).
Las PMFC son prometedoras en la biotecnología para la producción de electricidad en formasostenible.
Definición de PMFC
Se trata de un sistema bioelectroquímico que opera en continuo y es capaz de convertir la luz solar en electricidad aprovechando las reacciones biocatalíticas que realizan ciertos microorganismos.
CLASIFICACIÓN
En función del organismo que lleva a cabo la fotosíntesis
Algas
Plantas
Bacterias fotosintéticas
En función de la estructura
Acopladas
De una cámara
De cámaradual
De sedimentos
En función del número de microorganismos que participan
Un único organismo
Asociación de varios microorganismos
En función del compartimento en el que se localizan los organismos
Ánodo
Cátodo
CLASIFICACION EN FUNCIÓN DEL NUMERO DE MICROORGANISMOS Y DE LA ESTRUCTURA
1. PMFC DE DOS CÁMARAS CON UN UNICO MICROORGANISMO
Estructura
Se requieren los siguientes componentes:Cámara del ánodo. En esta cámara están presentes:
El electrodo del ánodo.
Microorganismos fotosintéticos. Pueden estar libres en el medio o formando una biopelícula sobre el electrodo del ánodo (en este caso no se requeriría la presencia de un mediador)
El buffer, que es el medio acuoso
El mediador. Agente que permite el trasiego de los electrones al ánodo. Los mediadores de electrones REDOX idealesdeberían:
1. Tener un potencial redox suficientemente positivo para oxidar el NADH
2. Formar parejas redox suficientemente reversibles para después poder ceder un electrón al electrodo
3. Ser estables tanto en la forma oxidada como en la reducida para poder soportar ciclos redox de larga duración
4. Ser solubles en medios acuosos a pH cercanos a la neutralidad (fisiológicos)
5. Ser capaces de serabsorbidos y de difundir a través de las células y de las membranas de los orgánulos
Sustratos orgánicos.
Cámara del cátodo. En esta cámara están presentes:
Electrodo (de un material oxidante)
Oxígeno, que puede aportarse por aireación mecánica o puede tener un origen atmosférico
Mediador
PEM. Membrana de intercambio protónico. Es una membrana que separa ambas cámaras. Los protones migran desdeel ánodo al cátodo.
Circuito externo, que conecta el ánodo y el cátodo externamente y por el cual fluyen los electrones.

Comparación entre el funcionamiento de las MFC y de las PMFC
Las células microbianas de combustible (MFC) usan microorganismos para generar electricidad gracias a la degradación de carbohidratos.
En la siguiente imagen se muestra la principal forma de operar de una MFC

Lascámaras en las que tienen lugar las reacciones del ánodo y del cátodo están separadas por la PEM y conectadas a través de electrodos de un circuito externo. En el cámara del ánodo se produce el metabolismo catabólico que permite la degradación de sustratos carbohidratados (como la glucosa, acetato, aguas residuales…) y la liberación de electrones desde la mitocondria. Un mediador REDOX permite eltrasiego de estos electrones (y protones) y los transporta hacia el ánodo. Estos viajan a través de una batería externa hacia el cátodo, donde reducen Fe (III) a Fe (II). De manera simultánea, los protones difunden desde el ánodo hasta el cátodo a través de la PEM (membrana de intercambio de protones)
Los protones atraviesan la PEM desde el ánodo hasta el cátodo donde se combinarán con las...