Las Pilas De Combustible

MONTAJE Y ESTUDIO DE UNA PILA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA PARA LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD CON DEPURACIÓN SIMULTÁNEA DE AGUAS RESIDUALES
HERNÁNDEZ FERNÁNDEZ Francisco José, PÉREZ DE LOS RÍOS Antonia, LARROSA GUERRERO Amor, SÁNCHEZ SEGADO Sergio, LOZANO BLANCO Luis Javier, GODÍNEZ SEOANE Carlos. Universidad Politécnica de Cartagena, Departamento de Ingeniería Química y Ambiental.

RESUMEN Laspilas de combustible microbianas (MFCs, Microbial Fuel Cells) son una biotecnología emergente que podría contribuir a afrontar dos de los problemas más acuciantes a los que se enfrenta la sociedad actual: la crisis energética y la disponibilidad de agua. Una pila de combustible microbiana es un dispositivo que utiliza microorganismos para convertir la energía química contenida en un combustible enenergía eléctrica. Esto es posible cuando bajo condiciones adecuadas determinadas bacterias electroactivas pasan los electrones producidos en su actividad metabólica a un electrodo en lugar de a un aceptor de electrones (como oxígeno o nitrato tal y como ocurre en los procesos de depuración naturales). La viabilidad técnica de este concepto ha sido demostrada en trabajos recientes de manera que sehan creado grandes expectativas en la comunidad científica de poder producir una energía “verde” mediante la explotación de la biomasa contenida en las aguas residuales domésticas e industriales. Al utilizarse la materia orgánica contenida en las aguas residuales como combustible, paralelamente a la producción de energía se consigue la depuración de las aguas contaminadas. En el sistema descritopueden realizarse un importante número de actividades experimentales. Las prácticas que se proponen se enmarcan dentro de las asignatura Ampliación de Tecnología de Combustibles, asignatura perteneciente a la titulación de Ingeniero Técnico en Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos impartida en la Universidad Politécnica de Cartagena. Los descriptores del Plan de Estudios de la asignaturaAmpliación de Tecnología de Combustibles sobre las aplicaciones de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, junto con otros temas relacionados con la seguridad e impacto ambiental en su aplicación. Al ser una práctica que engloba tanto aspectos relacionados con la producción de energía a partir de biomasa residual como la aplicación de esta tecnología para la reducir el impacto ambiental deefluentes acuosos, se ajusta en gran medida a los descriptores de la asignatura. Por otra parte, atendiendo el grado de conocimiento previo de los alumnos, es posible su adaptación a otras asignaturas que se encuentren dentro del ámbito científico-tecnológico. A continuación se presenta una de las posibles experiencias que pueden realizarse con el dispositivo pila de combustible microbiana.Inicialmente se describen los conceptos y dispositivos más importantes utilizados en el desarrollo de la misma. Posteriormente se procede a la descripción de la práctica y finalmente se propone una serie de ejercicios que los alumnos deben resolver a partir de los datos experimentales obtenidos.

1. INTRODUCCIÓN 1.1. Descripción de la tecnología Una pila de combustible microbiana (MFC) es un dispositivoen el que se convierte energía química en energía eléctrica por la acción biocatalítica de microorganismos que oxidan sustratos biodegradables tales como glucosa, acetatos o materia orgánica presente, por ejemplo, en las aguas residuales. Una MFC típica consiste en dos semipilas separadas por una membrana selectiva de protones (Fig.1). Resultado de la oxidación de la materia orgánica encondiciones anaeróbicas se produce CO2, protones y electrones, mientras que en condiciones aeróbicas únicamente se produciría CO2 y agua. Por ello resulta de interés mantener condiciones anaeróbicas para la generación de electrones: C12H22O11 + 13H2O ⎯ ⎯→ 12CO2 + 48H+ + 48eLos electrones generados son transferidos hacia el electrodo negativo, el ánodo. Esta transferencia puede ocurrir de dos maneras, a...