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Bioelectrogénesis y producción de energía renovable:

un paso adelante en la depuración de residuos

Por 

Rocío 

Troncoso 

http://unmundoderenovables.wordpress.com/ http://artiarts.wordpress.com/ 

redaccion@ambientum.com 

Abraham Esteve en el Smallwat Congress 

La bioelectrogénesis es el proceso mediante el cual ciertas bacterias, que se utilizan enla depuración de aguas residuales, pueden oxidar materia orgánica y transmitir loselectrones así generados a una superficie conductora como puede ser el grafito. Esta

tecnología es la base del proyecto Aquaelectra, una iniciativa que busca, mediante laaplicación de los principios de la bioelectrogénesis, depurar aguas residuales y a lavez, producir y almacenar energía limpia, renovable.

Abraham Esteve, bioquímico, profesor de la Universidad de Alcalá de Henares ycoordinador técnico del proyecto de bioelectrogénesis Aquaelectra, explica al respectoque “el concepto de la electrogénesis microbiana es la comunicación entre lasbacterias y un material eléctricamente conductor en el que pueden depositar o cogerelectrones. Este proceso puede emplearse para depurar materia orgánica, esto es,cualquier desecho biodegradable, no sólo urbano, desde residuos vegetales a urbanos

aguas residuales, hasta efluentes industriales y puede ser utilizado para conseguirenergía”.

En este sentido, Esteve, que participó en el III Congreso Internacional Smallwat 2011,celebrado en Sevilla, con la ponencia “Microbial electrogenesis: wastewater as anenergy resource. Aquaelectra Project”, destaca que lo que hace de Aquaelectra un

 proyecto diferente es que “vamos a saltarnos una serie de pasos tradicionalmenteortodoxos en el mundo de la ciencia, como es ir esperando poco a poco los procesos e irrealizando un avance paulatino, y vamos a ir directamente a una visión máspragmática y más aplicada, intentando hacer que esta electrogénesis bacteriana

funcione, directamente, a escala real”.

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 Aquaelectra busca, mediante la aplicación de la bioelectrogénesis, depurar aguas

 residuales y producir y almacenar energía limpia.

Cabe señalar que el proyecto Aquaelectra surge fruto de la colaboración de losinvestigadores del grupo de bioelectrogénesis del Instituto IMDEA-Agua, la Fundación

CENTA (Centro de Nuevas Tecnologías el Agua) y tres empresas especializadas entratamientos de aguas: Joca, Dam (Depuración de Aguas del Mediterráneo) yEuroestudios. Cada uno de ellos aporta amplia experiencia en el sector. Así, señala elcoordinador técnico del proyecto, mientras la tecnología se ha desarrollado en laUniversidad de Alcalá de Henares, su implementación en campo se va a realizar en lasinstalaciones de la planta depuradora de CENTA, mientras que las empresas aportansu experiencia en el campo de las infraestructuras. 

Este proyecto de colaboración tiene tres objetivos o líneas prioritarias:

  Por un lado, la depuración de la materia orgánica existente en las aguas

residuales,

   por otro, desarrollar un sistema de depuración de nutrientes como el nitrógeno y,

  en tercer lugar, construir un humedal electrogénico. Esto último, como explica el profesor Abraham Esteve, es un concepto totalmente novedoso que aún no hasido llevado a la práctica, al aplicar y conjugar la técnica de la bioelectrogénesis,con el sistema de depuración natural propio del humedal a través de las plantas.

La bioelectrogénesis, una tecnología que, explica Abraham Esteve, permite convertir elagua residual en un recurso energético. En este sentido, señala que las ventajas de suuso estriban, por un lado, en que minimizaría la inversión energética necesaria paradepurar el agua. Esto es, el coste energético que le supone a las administraciones

 públicas depurar el agua, y, al mismo tiempo, se obtendría una depuración de agua conunos tratamientos más eficientes, con menor generación de fangos, que es, comoseñala, junto con el coste energético, otro de los problemas asociados a la depuración deaguas junto con el coste energético.

Producción de energía

Mediante la electrogénesis, la energía química que está acumulada en el residuo puedetransformarse en energía eléctrica utilizando microorganismos. Es decir, existe un

 potencial energético en la biomasa, en los residuos contaminantes, como explica elcoordinador técnico del proyecto.

A este respecto, puntualiza el profesor Esteve, quizás lo más interesante sea que se pueden estimular a las bacterias utilizando electrodos de material conductor, para quetrabajen de forma más rápida. En este punto, señala, los ensayos que se han realizadocon contaminantes, como herbicidas o derivados del petróleo, “muestran que las

bacterias consumen diez veces más rápido los contaminantes si les dejamos un sitiodonde depositar los electrones, como ocurre en la electrogénesis”.

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Mediante la bioelectrogénesis, por tanto, puede generarse electricidad a través de estetránsito de electrones. No obstante, las ventajas derivadas de su empleo no terminanaquí, ya que también se consigue reducir el tiempo invertido en la propiadepuración de los residuos, lo que, consiguientemente, conlleva a su vez un mayorahorro energético.

Como explica Esteve, se trata de recuperar la energía que está dentro de estos residuos,mientras que se está realizando la depuración de los mismos. Y de este modo, “esaenergía que tradicionalmente se pierde, se puede recuperar y convertirla enelectricidad”.

En cuanto a los costes que conlleva la aplicación de una tecnología innovadora yreciente, el investigador señala que “el sistema no recibe energía, y los materialesconductores que se están utilizando son variaciones del grafito, un materialrelativamente barato. No son metales nobles y no se necesitan obras de ingeniería”. Éstaes, a su juicio, otra de las características interesantes del proyecto Aquaelectra, basadono en construir nuevas instalaciones para aplicar la electrogénesis, método que siguenotros laboratorios, sino en utilizar y aprovechar las ya existentes. De este modo, el

 proyecto no implica tampoco un coste adicional en infraestructuras.

Implementación a gran escala

 El sistema no recibe energía, y los materiales conductores que se están utilizando son

variaciones del grafito, un material relativamente barato.

El objetivo del proyecto Aquaelectra es que funcione a escala real, a escala industrial.Por eso, explica el coordinador técnico del mismo, en las instalaciones de la fundaciónCENTA se va a poner en práctica todo lo desarrollado en el laboratorio de laUniversidad de Alcalá de Henares, con aguas residuales reales procedentes de lacercana localidad sevillana de Carrión de los Céspedes. No se trata de ensayos delaboratorio, que ya se han realizado previamente y se ha visto que funcionan. Ahora, “eldesafío es saltar del laboratorio, de la escala pequeña, al campo de verdad”. 

El potencial químico energético que hay en un agua residual media supone, señala el profesor Esteve, siete veces la energía que se invierte en su tratamiento. Por lo tanto,

a priori, si se consigue obtener toda la energía que hay en el residuo, habría energíasuficiente como para tratar el residuo y aún sobraría.

En este sentido Esteve señala que lo interesante de este proyecto basado en laelectrogénesis microbacteriana es que “estamos en primera línea, es el primer proyecto,creo, que va a probar a escala real si esto es factible o no. Ahora mismo nadie haconseguido implementarla, nadie en el mundo, estamos todos los competidores más omenos a un mismo nivel, trabajando en el laboratorio, consiguiendo buenos resultadosen laboratorio, pero escalar no lo ha hecho nadie aún”. 

Los primeros ensayos de campo en las instalaciones de la fundación CENTAcomenzarán en unos meses. Durante los tres años de experimentación previstos, se irán

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obteniendo y analizando datos. Y se determinará con precisión y veracidad laviabilidad práctica a escala real de una tecnología que constituye, a día de hoy, lo másnovedoso en el tratamiento de las aguas residuales urbanas.