Ingeniero

TEMAS DE ACTUALIDAD

Bacterias
productoras de
electricidad
Del subsuelo
a la pila de
combustible

E

l uso incontrolado de los combustibles fósiles ha disparado una crisis energética global, despertando el interés por obtener fuentes de energía renovables con el mínimo
impacto sobre el medio ambiente. Hasta ahora
el compromiso energético de la microbiología
ambiental se habíadirigido a optimizar la producción de hidrógeno, aprovechar el metano
generado en los tratamientos de aguas residuales, o generar biocombustibles como el
etanol o el biodiésel. Sin embargo, el reciente
descubrimiento de bacterias capaces de convertir la energía química en eléctrica sugiere
la aparición de una nueva forma de energía
verde, cuya explotación supondrá un importante reto biotecnológicoen los próximos
años.

Abraham Esteve-Núñez
Laboratorio de Ecología Molecular
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Madrid
estevena@inta.es

45:34

Actualidad

Junio 2008

¿CÓMO CONVERTIMOS LA ENERGÍA QUÍMICA
EN ELÉCTRICA UTILIZANDO BACTERIAS?

A

unque este artículo terminará con una sección especial
dedicada al diseño y aplicaciones de esta nueva tecnología, he creídoconveniente presentar unos principios
básicos del proceso electroquímico antes de entrar en los
estrictamente microbiológicos.
La conversión de energía química en eléctrica es posible en ciertos dispositivos electroquímicos denominados
células o pilas de combustible (Fuel Cells), donde la electricidad se obtiene a partir de una fuente externa de combustible química que suele ser hidrógeno o etanol.Algunos de los vehículos de transporte público de nuestras
ciudades utilizan ya está tecnología limpia que tiene al inocuo vapor de agua como único residuo. Una variante
reciente de esta célula de combustible es la célula de combustible microbiana (Microbial Fuel Cell, MFC) (Logan et
al., 2006). En las MFC se utilizan microorganismos para oxidar el combustible, materia orgánica, y transferirlos electrones a un electrodo (ánodo), que está conectado a un
cátodo a través de un material conductor que contiene
una resistencia. Las cámaras que albergan estos electrodos, la anódica (anaerobia) y la catódica (aerobia), están
comunicadas por una membrana de intercambio catiónico
que permite el paso de protones. De esta forma, los protones generados en la oxidación de la materia orgánica secombinan con óxigeno y con los electrones que llegan al
cátodo para formar agua (Figura 1a). Existe también la
posibilidad de alojar una pila de combustible en una hábitat natural y obtener energía eléctrica a partir de las comunidades microbianas naturales. En este caso, el diseño recibe el nombre de célula de combustible sedimentaria y
requiere el enterramiento del ánodo en un sedimentoanaerobio que hace las veces de cámara anódica, mientras
que el cátodo queda expuesto en la fase acuosa aeróbica
que cubre el sedimento (Figura 1b).

¿QUÉ TIPO DE BACTERIAS PUEDE GENERAR
ELECTRICIDAD?

C

omo suele ocurrir con muchas cuestiones científicas
que hoy nos parecen novedosas, las primeras observaciones tuvieron lugar mucho tiempo atrás. Así, el primer
ejemplo de actividadeléctrica con microorganismos fue
mostrado por Potter en 1910; en sus experimentos recurrió
a cultivos de E. coli y electrodos de platino para generar
corrientes eléctricas que por su pequeña magnitud pasaron desapercibidas para la comunidad científica. Este tipo
de procesos no despertó el interés hasta la década de los
años ochenta, con la utilización de mediadores redox solubles que aumentaban laproducción de corriente y la
potencia de estos sistemas. Los mediadores redox son
compuestos solubles que actúan transportando los electrones desde la bacteria hasta el eléctrodo, reoxidándose
y quedando disponibles de nuevo para ser reducidos por
los microorganismos. Normalmente son de naturaleza
Junio 2008

Abraham Esteve Núñez (Murcia,
1972) se licenció en Bioquímica
por la...