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en la frontera del conocimiento
Mejoran celdas de combustible microbianas para
limpiar el agua residual y generar energía
Limpiar el agua residual y obtener bioenergía al
mismo tiempo es posible con la utilización de cel-
das de combustible microbianas, las cuales utilizan
microorganismos para convertir la materia orgá-
nica del agua residual en energía eléctrica. Esta tec- el ácido clorhídrico porque potencializa la degra-
nología es objeto de estudio por diversos grupos de
investigación con miras a mejorarla. Es el caso de
Miguel Ángel López Zavala, del Centro del Agua
para América Latina y el Caribe —una iniciativa
del Tecnológico de Monterrey, la Fundación FEMSA
y el Banco Interamericano de Desarrollo—, quien
está enfocado en el mejoramiento de los procesos
biológicos de tratamiento de las aguas residuales, en
específico en los que emplean sistemas como las cel-
das de combustible microbianas y las celdas electro-
líticas microbianas para generar energía.
El doctor en el campo de ingeniería urbana y
ambiental por la Universidad de Hokkaido, Japón,
explicó que una celda de combustible microbiana
es un sistema de tratamiento de aguas residuales
que busca aprovechar los electrones y protones
positivos de hidrógeno (H+) —los cuales se generan
durante la oxidación biológica del agua residual—
para producir energía eléctrica mediante el uso de
electrodos y un circuito eléctrico externo.
Agregó que existen muchas variantes, entre
ellas, la de una cámara o la de doble cámara, es por
esta última que se ha inclinado el investigador y su
grupo, la cual requiere de una membrana de inter-
cambio de protones —de material polimérico sinté-
tico— que une a ambas cámaras.
Acerca de las ventajas de este tipo de sistemas,
López Zavala señaló que son amigables con el
ambiente y no implican ningún riesgo para la pobla-
ción, tienen altas tasas de degradación, es decir,
eficiencia de tratamiento por arriba de 75% en sis-
temas convencionales, o por arriba de 95% con las
innovaciones que el investigador ha incorporado,
como el uso de ácido clorhídrico como electrolito
y catalizador.
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“Tenemos que optimizar el proceso biológico para
generar la mayor cantidad de electricidad y evitar
perder energía, para ello es necesario utilizar elec-
trolitos y catalizadores; en nuestro caso elegimos
dación de la materia orgánica del agua residual que
realizan los microorganismos y favorece la trasfe-
rencia de electrones, lo que se traduce en una mayor
producción de energía eléctrica”.
En lo que se refiere a los porcentajes de eficiencia,
significa que si el agua residual tiene 400 gramos de
materia orgánica por litro, los valores después del
tratamiento pueden ser en promedio de 5 miligra-
mos de materia orgánica por cada litro.
De esta manera, estos sistemas cumplen con la
Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996,
que establece los límites máximos de contaminan-
tes para las aguas que se van a descargar en ríos,
arroyos o suelos; y con la NOM-003-SEMARNAT-1996
para reúso en servicios públicos.
Sin embargo, el integrante de la Academia Mexi-
cana de Ciencias señaló que existen varios retos en
la operación de estos sistemas, uno de ellos es la
membrana de intercambio de protones que une a las
dos cámaras que conforman las celdas de combusti-
ble microbianas, porque las que existen no son del
todo eficientes y su precio es elevado.
Además, las celdas de combustible microbia-
nas de doble cámara son una tecnología en etapas
tempranas de desarrollo tecnológico, por lo que las
tasas de generación de energía todavía son bajas. En
la literatura se han reportado densidades de poten-
cia que varían entre 26 y 146 miliwatts por metro
cuadrado de electrodo (unidad que se utiliza para
valorar la eficiencia de los sistemas). “Con las inno-
vaciones que hemos implementado hemos generado
hasta 2.1 watts por metro cuadrado de electrodo”,
que equivalen a producir alrededor de 37 watts por
metro cúbico de agua residual, capaces de alimen-
tar un foco de 30 watts y potencialmente uno de 40