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Químicos de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) lograron aprovechar la energía producida por la bacteria Escherichia coli (E. coli) al momento de alimentarse de glucosa, transformándola en una fuente orgánica de bioelectricidad.

Eduardo Maximiano Sánchez Cervantes, investigador de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL, dio a conocer que estos artefactos, llamados celdas de combustible microbianas, son dispositivos electroquímicos que convierten la materia orgánica, como el contenido de las fosas sépticas o soluciones de glucosa, en energía bioeléctrica, mediante una reacción de oxidación en los microoganismos exoelectrogénicos, como lo es E coli.

Estas celdas microbianas funcionan con el mismo principio de polaridad positiva y negativa bajo el cual se rige una batería convencional, pero físicamente se asemeja a un matraz con dos secciones. La energía obtenida en el experimento utilizando las baterías fue la necesaria para iluminar un led, pero el objetivo de la investigación es que a futuro los dispositivos sean instalados en áreas donde estén presentes fosas sépticas, ya sea en zonas rurales, casas o depósitos de aguas residuales, a fin de generar bioenergía proveniente de desechos orgánicos, comentó el experto y líder del proyecto.

Para realizar el experimento, los químicos trabajaron en un área de alrededor de dos centímetros cuadrados, en donde sumergieron en una solución de glucosa una malla metálica con el cultivo de bacterias, conectada a una serie de electrodos. En el proceso, E.coli degradó la glucosa, causando una reacción química de oxidación que liberó electrones, los cuales fueron transferidos a un circuito externo en las nanofibras de dióxido de titanio-carbón, donde a su vez pueden transferirse e iluminar un led.

El material nanoestructurado con una extensa área superficial, es biocompatible y capaz de albergar una capa densa de E. coli electroactivas, pues por sí solas no son proactivas. Para ello, debe aplicársele al cultivo un pretratamiento con electricidad (son electrocutadas), y las que sobreviven, comienzan a reproducirse soportando la carga eléctrica, esperando que la tercera colonia sea electroactivada, y resista la carga necesaria para transmitir el electrón.

El también doctor en Química del Estado Sólido por la Universidad Estatal de Arizona, agregó que el máximo de densidad de corriente que produjo la celda de combustible bacteriana fue de ocho amperios por metro cuadrado, pues al usar una red de nanofibras duales de dióxido de titanio y carbono se almacena más energía. No obstante, en las las seis horas que tuvo lugar el experimento, la intensidad se redujo hasta estabilizarse en un intervalo de cuatro y cinco amperios.

Asimismo, después de ejecutar pruebas de conductividad eléctrica se comprobó que las nanofibras de dióxido de titanio y carbono tienen las características necesarias para ser aplicadas en las celdas de combustible microbianas. Los resultados demuestran que mientras exista solución con glucosa los microorganismos continuarán la producción de energía; sin embargo, no fue evaluada la capacidad de las celdas en función del tiempo de vida de las bacterias.

Los dispositivos aún se encuentran en etapa de desarrollo, ya los rendimientos de energía son muy limitados, pues se dan en función de la tasa de transferencia de electrones de los microorganismos al ánodo, la resistencia del circuito de las nanofibras de dióxido de titanio y la transferencia de masa de protones en la solución de glucosa.

El académico de la UANL concluyó que el siguiente paso en la investigación es aumentar el tiempo de vida promedio de la batería microbiana y alterar los electrodos con óxido de cobre, esperando incrementar la intensidad de corriente a más de 2-5 miliamperios por centímetro cuadrado.