Una fuente de energía por explorar

FocoDurante siglos, se ha considerado al agua como un recurso inagotable y no ha sido administrada con el debido cuidado, por lo que se ha convertido en un bien escaso en zonas donde antes no lo era. La limpieza del recurso también representa un reto enorme. No obstante, a la par de las soluciones de limpieza también han surgido proyectos para aprovechar las aguas negras, como la obtención de metano por digestión anaerobia, la producción de hidrógeno y las celdas de combustible capaces de generar energía eléctrica a partir de aguas residuales.

El gas metano se produce por la descomposición de los lodos de las aguas negras, de manera similar a como lo hace en los desechos orgánicos de los rellenos sanitarios. Hoy día algunas plantas tratadoras ocupan el gas metano que se genera en sus digestores para autoabastecerse de electricidad, de tal suerte que existe un gran potencial para aprovechar esta fuente de energía.

Asimismo, se ha demostrado la posibilidad de generar hidrógeno a partir del procesamiento de aguas negras. Se trata de un combustible limpio que no genera gases nocivos.

Pero la tecnología de punta es la oxidación anaerobia mediante celdas de combustible microbianas. Esta tecnología fue descubierta en 1839 por el físico William Robert Grove, mientras estudiaba la electrólisis del agua, haciendo reaccionar el hidrógeno con el oxígeno para generar energía.

El término “celda de combustible” fue introducido 50 años después por Ludwing Mond y Charles Langer, quienes fueron los primeros en construir un dispositivo de este tipo. Sin embargo, no fue sino hasta finales de la década de 1950 que la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos (NASA) demostró la primera aplicación exitosa en sus misiones espaciales Géminis y Apollo, como un sistema de tratamiento y recuperación de energía a partir de los desechos fisiológicos de los astronautas. En 2004 se demostró con éxito la factibilidad de tratar aguas residuales domésticas para producir electricidad, lo que abrió una nueva veta de investigación.

Las celdas de combustible microbianas constan de dos electrodos: ánodo y cátodo, e incluyen una membrana intercambiadora de protones. Las bacterias oxidan la materia orgánica del agua residual liberando electrones al ánodo, los cuales fluyen a través de un circuito externo hacia el cátodo, mientras los protones lo hacen a través de la membrana. Una vez en el cátodo, las partículas reaccionan para formar agua y generar una corriente eléctrica.

EL CASO MEXICANO

La Unidad de Energía Renovable del Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY) ha puesto en marcha un proyecto de celdas de combustible microbianas financiado por fondos sectoriales y mixtos del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt). Inicialmente, la iniciativa buscó ser una alternativa de solución a la problemática que enfrenta el país en el tratamiento de las aguas residuales.

El dispositivo consiste en un arreglo de 15 celdas de combustible microbianas que se colocan en la cámara de desechos de una fosa séptica convencional o en una caja de registro después de un tratamiento previo de los residuos. Con estas celdas se remueve más de 90 por ciento de los componentes orgánicos de las aguas de desechos domésticas y producen cuatro watts por hora de electricidad.

En México sólo 32 por ciento de las descargas municipales y 26 por ciento de las industriales son tratadas, el resto es arrojado a diferentes cuerpos de agua sin recibir ningún tipo de saneamiento. En la ciudad de Mérida, Yucatán sólo se trata 2.4 por ciento de las aguas negras, lo que demuestra la gran oportunidad que tiene la aplicación de este desarrollo tecnológico, al procesar las aguas residuales domésticas como materia prima para obtener energía y no como un pasivo ecológico.

Las celdas de combustible microbianas del CYCY están diseñadas para ocho salidas de focos ahorradores, de tal manera que el equipo es capaz de cubrir la demanda diaria de iluminación de una vivienda donde habitan cuatro personas.

También han sido probadas con éxito en otros escenarios, como el Instituto Tecnológico de Mérida y un hotel de la ciudad. Por lo anterior, se puede concluir que esta tecnología es una opción que genera energía limpia, contribuye a solucionar problemas ambientales y es amigable con el agua.

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