Nueva Célula Transforma Aguas Servidas en Cobustible (I)

Una nueva célula microbiana de combustible, crea energía durante el tratamiento de aguas residuales y también reduce enormemente la cantidad de lodos producidos durante el tratamiento. Una compañía, con sede en Israel , Emefcy, nombrada como el acrónimo en inglés de célula de combustible microbiana (MFC), comienza con el mismo principio que la mayoría de tratamiento de aguas residuales, el agua se airea para que las bacterias en el líquido descompongan el material orgánico en un conjunto cerrado de envases, que se conoce como un biorreactor.

«Nosotros no inventamos nada nuevo, científicamente hablando «, dice Ely Cohen, vicepresidente de marketing y desarrollo empresarial para la empresa de cuatro años de edad.

El factor de la novedad: en lugar de utilizar electricidad para empujar el aire en el agua, Emefcy utiliza un filtro permeable que permite que el aire entre, pero no deja líquido hacia salga, muy similar a cómo funciona un pañal. La membrana de plástico de polietileno, de forma similar a los materiales utilizados en la construcción, rodea la cámara de celda de combustible en el que fluyen las aguas residuales.

Dentro de la célula de combustible, Emefcy utiliza bacterias anaerobias, principalmente Shewanella oneidensis y Geobacter sulfurreducens , para liberar los electrones en un medio ambiente libre de oxígeno. Los  electrones fluyen a un ánodo y luego en un circuito de cátodos en una cámara separada en el exterior de la membrana. Los electrones permiten que los cátodos de carbono reaccionen con el oxígeno para formar dióxido de carbono.

El lado práctico de la célula de combustible Emefcy se basa en la ingeniería de materiales: tanto el ánodo y el cátodo están hechos de una tela de carbono que actúa como un conductor. Los metales preciosos han sido utilizados como materiales conductores en pilas y otros tipos de células de combustible, pero son demasiado caros para usar en una escala comercial en las células de combustible microbianas.

Para una  fábrica típica de papel reciclado , un módulo de célula de combustible Emefcy , que es aproximadamente del tamaño de un metro cúbico, podría tratar aproximadamente tres metros cúbicos por día de aguas residuales, dependiendo de la cantidad de materia orgánica presente, y según Cohen y  los módulos pueden escalarse para satisfacer las necesidades de plantas más grandes o más pequeñas.

Las bacterias se comen una gran cantidad de lodos para producir electricidad y viven una vida más larga, ya que el entorno está optimizado para su supervivencia, por lo que los lodos se puede reducir en un 80 por ciento, dice Cohen. Alrededor de cuatro vatios de electricidad se producen por cada kilogramo de materia orgánica que las bacterias consumen. La cantidad de electricidad generada no es exactamente la requerida para abastecer completamente al pueblo (que produce los desechos), o incluso toda la planta de procesamiento, pero se puede compensar la energía que se utiliza para limpiar el agua.

En este caso «La energía que no consumimos, es más importante que la electricidad que sepodría producir», dice el ingeniero ambiental Bruce Logan de la Universidad Estatal de Pennsylvania, un asesor Emefcy.

Las plantas de aguas residuales municipales e industriales representan cerca del 2 por ciento de la energía eléctrica anual utilizada en los EE.UU., pero los métodos de tratamiento se han mantenido prácticamente sin cambios durante décadas. En los sistemas tradicionales, la mayor parte de la alimentación se produce bombeando aire a través del agua, de modo que las bacterias en el agua puedan crecer y consumir el material orgánico que queda después de que las partículas más grandes se han eliminado. Otra parte sustancial de la energía se va en camiones de distancia de los lodos sobrantes, que casi siempre terminan en los vertederos.

La tecnología Emefcy tiene sus limitaciones. La pila de combustible es ideal para las aguas residuales con alto contenido de materia orgánica, en su mayoría de aguas residuales de la agricultura y el procesamiento de alimentos, en lugar de las domiciliares. Logan calcula que las cantidades de alimentos y bebidas de aguas residuales aguas residuales domésticas de igualdad, y de los animales y las aguas residuales agrícolas es más que los otros dos mercados combinados. Cohen dijo que la industria de los aditivos alimentarios, en particular, puede convertirse en un mercado muy atractivo para la tecnología.

La reducción de lodos y el cumplimiento normativo también son motores importantes para la industria de alimentos y bebidas, que está impulsando a más compañías a procesar sus aguas residuales en el sitio, en lugar de simplemente enviar directamente a las instalaciones municipales de tratamiento, según un informe de la Global Water Intelligence (GWI), una  firma de investigación del agua la con sede en Inglaterra. Con la regulación cada vez mayor, la tecnología Emefcy podría convertirse así, en una  muy atractiva para este mercado.

Basado en el artículo: «Fuel Cell Treats Wastewater and Harvests Energy, A microbe-based technology does it all. Bye-bye, sewage; hello, power» por Katherine Tweed, para Scientyfic America , Julio 16, 2012