Una nueva era: la de la bioenergía

Ciertas bacterias convierten los residuos y otros productos orgánicos en electricidad, lo que está promoviendo el trabajo de varios equipos científicos para lograr una nueva fuente de energía limpia y ecológica.

El combustible de estas "baterías biológicas" podría ser muy variado. Y es que al usar una variedad de recursos naturales de alimentación, las bacterias pueden ser utilizadas para crear electricidad, producir combustibles alternativos como el etanol y acelerar la salida de petróleo de los pozos existentes... entre muchas otras opciones.

 

¿Te imaginas que algún día nuestros residuos se transformen en energía, producto del trabajo de las bacterias? Sería para exclamar "¡bingo!". Eliminamos los desechos que amenazan convertir la tierra en un basural y, al mismo tiempo, atacamos uno de los grandes problemas del siglo: la escasez de energía renovable.

Si bien se sabía que ciertas bacterias podían producir energía, la tarea fundamental de los científicos hasta ahora ha sido determinar cómo capturarla. En eso está, justamente, un grupo de investigadores de las Universidades de Oxford y Birmingham, quienes se encuentran estudiando el hecho de que ciertas bacterias son capaces de lograr una nueva fuente de energía limpia y acorde a nuestro medio ambiente.

Las denominadas "células de combustible microbianas" utilizan bacterias para extraer electrones de un combustible orgánico, como pueden ser carbohidratos o proteínas, o residuos en bruto, y posteriormente conducirlos por un circuito eléctrico.

Algunas de estas investigaciones están ya siendo utilizadas en la práctica. Por ejemplo, se ha dotado con esta energía instrumentos científicos para mediciones de temperatura o presión en lugares remotos, donde las baterías convencionales o los paneles solares no sirven.

De todos modos, se trata todavía de "experimentos" que, según los especialistas, "tardarán años en madurar". El desafío más importante de estas "bio-baterías" es incrementar la capacidad energética y reducir los costos materiales del proceso. En la actualidad, los experimentos han conseguido un 15% como máximo de la energía que se necesita para que resulte económicamente viable.

Además, según los científicos, las plantas depuradoras podrían aprovechar doblemente a estos microbios para limpiar las aguas y autoabastecerse con la energía resultante en el proceso. La necesidad energética de estas plantas es muy elevada, ya que consumen el 1,5% de la electricidad total, por lo que algunos países en desarrollo ni siquiera se las pueden permitir.

Los investigadores trabajan en diversas vías, como nuevos materiales para los electrodos del sistema eléctrico, nuevos tipos de microbios más baratos y efectivos o nuevos modelos basados en estas bacterias para aumentar el suministro de electrones.

Los microorganismos utilizan diversos elementos para alimentarse, por lo que el combustible de estas "baterías biológicas" podría ser muy variado. Y es que al usar una variedad de recursos naturales de alimentación, las bacterias pueden ser utilizadas para crear electricidad, producir combustibles alternativos como el etanol y acelerar la salida de petróleo de los pozos existentes... entre muchas otras opciones.

Tomando en cuenta lo anteror, científicos de la Universidad de Birmingham (Reino Unido) han desarrollado una célula de combustible a partir de una bacteria que consume el azúcar del chocolate y el turrón, produciendo hidrógeno. Los investigadores han aprovechado este gas para alimentar la "célula de combustible", que genera suficiente electricidad como para mover un pequeño ventilador. Este proceso podría aprovecharse para limpiar, por ejemplo, los desechos de las fábricas de chocolate, reconvirtiéndolos en electricidad.

Por su parte, investigadores de la Universidad inglesa de Oxford han creado una célula de combustible de hidrógeno que utiliza enzimas, biomoléculas capaces de acelerar una reacción química, en vez de los caros metales que se utilizan normalmente. Con este sistema han conseguido alimentar un reloj digital, lo que significa que podría ser una alternativa ecológica a las baterías normales para todo tipo de dispositivos portátiles, ya que sólo necesitan hidrógeno y oxígeno para producir electricidad, generando agua como desecho.

¿Azúcar = energía?

La microbióloga Lynne Mackaskie y sus colegas de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido lograron generar - a través del chocolate - energía eléctrica, desde una celda de combustible, alimentando bacterias que adoran este "manjar".

¿Cómo puede ser eso? Sucede que los científicos deseaban saber si filtrando el chocolate en un extremo, podrían conseguir electricidad en otro. Así, el equipo llenó de bacterias Escherichia coli (bacteria que se encuentra generalmente en los intestinos animales, incluido el humano) un turrón y caramelo diluido. En el proyecto, se introdujeron desechos de caramelo y nougat diluido (aunque podrían usarse otras sustancias similares) en un reactor demostrativo de 5 litros.

Las bacterias consumieron el azúcar y produjeron hidrógeno, lo cual ellas lograron utilizando la enzima hidrogenasa y ácidos orgánicos. Otro tipo de bacteria, la Rhodobacter sphaeroides, se introdujo en un segundo reactor para convertir los ácidos orgánicos en más hidrógeno.

De acuerdo a los investigadores, ambos tipos de bacterias habían sido identificadas como poseedoras de las propiedades ideales en lo concerniente al consumo de azúcar y la posterior generación de hidrógeno.

Con el hidrógeno producido se alimentó una celda de combustible, en la que se generó una reacción con el oxígeno del aire para obtener electricidad e impulsar con ella un ventilador eléctrico. El dióxido de carbono generado en el primer reactor fue capturado y almacenado en forma segura, impidiendo que se liberara a la atmósfera.

El hidrógeno en forma gaseosa se viene usando para generar electricidad no contaminante a través de una celda de combustible. Las celdas de combustible son dispositivos que producen energía por medio de reacciones electroquímicas entre el hidrógeno y el oxígeno tomado del aire, obteniéndose como subproductos solamente agua limpia y calor.

El proceso, entonces, podría proporcionar un uso para los desechos de chocolate que de otra manera terminarían en un basurero.

Y eso no es todo, ya que el trabajo de las bacterias no tiene por qué terminar una vez que hayan acabado de consumir la materia dulce. ¡¡Claro que no!!. El equipo de Mackaskie puso después a las bacterias a trabajar en una cadena de producción que recupera metal precioso de los convertidores catalíticos de autos viejos.

Colocando las bacterias en una tina con hidrógeno y basura líquida de los convertidores gastados, las enzimas logran otra vez trabajar. La misma hidrogenasa usada para dividir el gas de hidrógeno en sus componentes, genera electrones que reaccionan con los iones del paladio en la solución, un elemento metálico absorbente del hidrógeno y usado como filtro.

Esto fuerza al paladio hacia afuera de la solución, y se pega a las bacterias. Las bacterias, revestidas de paladio, pueden entonces ser recicladas como catalizadores para otros proyectos... ¿qué tal?.

La técnica, además de traer beneficios en materia de energía y ambiente, también podría ofrecer un destino útil a los desechos generados por la industria repostera y otros productores de alimentos, que actualmente son depositados en terrenos de relleno sanitario.

En teoría, cualquier desecho puede ser usado para la producción de hidrógeno, siempre que contenga azúcares que la bacteria pueda utilizar. Esto ofrece la posibilidad que el proceso sea aplicado en países que tienen altos excedentes de azúcar.

El equipo científico ahora está abocado al seguimiento del proyecto de trabajo, de unos 15 meses de duración, que producirá un mejor panorama del potencial global para convertir un mayor rango de desechos con alto contenido en azúcar en energía limpia y usar la misma técnica básica.

 

Fuentes:Familia.cl - Telepolis - El Economista - Misiones online - Planeta Corrientes
Fotos: Familia.cl
24/08/2006