Ciencia y tecnología
El modelo experimental para generar energía alterna a partir de microorganismos se convertirá en un modelo piloto. Fotos:Víctor Manuel Holguín/Unimedios
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En excrementos, hallan bacterias para producir energía
Por: Carlos Andrey Patiño Guzmán, Unimedios
A partir de microorganismos presentes en excrementos de animales de finca, es posible descontaminar el agua, producir electricidad y generar gas metano que sirva como combustible y abono orgánico para las plantas. Dos proyectos, que avanzan a pasos agigantados, lo están demostrando.
“Imagínese que, en una finca sin conexión al tendido eléctrico, una grabadora pudiera encenderse con la energía que producen en el corral cientos de microorganismos atiborrados en la evacuación de los cerdos”, dice el estudiante Marco Arturo Muñoz, quien junto a un grupo de profesores y compañeros del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la UN comprobó que, con tecnología colombiana y un buen respaldo, esto puede ser posible.
En otro laboratorio, esta vez de la Facultad de Ingeniería, un ensayo similar es adelantado por un grupo de ingenieros eléctricos, electrónicos y químicos. Auscultando en excrementos de gallinas, vacas y cerdos, también han podido establecer que las bacterias acumuladas en estas sustancias pueden producir energía y a la vez descontaminar el agua.
Se trata de noveles investigadores que están situándose en la vanguardia de un tema del cual poco se conoce en Colombia, pero que en el mundo instituciones como la Nasa le están invirtiendo tiempo y dinero.
No en vano el proyecto de los biólogos fue elegido por el Consorcio Iberoamericano para la Educación en Ciencia y Tecnología como uno de los seis mejores de América, en un concurso que apoya iniciativas que desarrollen ideas para producir energías alternativas.
El otro proyecto, de la Facultad de Ingeniería, dirigido por el profesor Néstor Ariel Algecira, ganó la más reciente versión de la III Convocatoria Sinergia de Proyectos de Carácter Científico, Docente y de Extensión a la Comunidad, organizado por la Sede Bogotá.
Microbios y la biología
Marco Arturo Muñoz asegura que desde hace 30 años se sabe que algunas cepas bacterianas tienen la capacidad de producir energía. En tiempos recientes se ha potenciado esa posibilidad con las membranas de intercambio protónico (tejido que solo permite el paso de protones), instaladas en sistemas que permiten generar energía. Este factor hace costosa esa tecnología.
“Por eso, la pregunta científica se centró en saber si, en Bogotá, se podía hacer ese tipo de sistemas a partir de bacterias aisladas en un biodigestor (tanque herméticamente cerrado) de la Sabana. La literatura habla de bacterias anaerobias de ciertos medios específicos para ese fin. Me dije: ‘un biodigestor las tiene’. Entonces estudiamos si esas bacterias locales eran capaces de hacer la energía eléctrica”, explica Muñoz.
Se hicieron ensayos electroquímicos en los que se comprobó que, en efecto, bacterias presentes en las heces de cerdo realizaban el proceso de catálisis electrónica. Pruebas más específicas mostraron que además eran capaces de producir energía.
Una de las innovaciones es la experimentación con un biodigestor ubicado en tierra fría, lo cual resulta curioso si se tiene en cuenta que dichos sistemas necesitan temperaturas superiores a los 27 grados para funcionar. El grupo de estudiantes, dirigidos por la profesora Catalina Arévalo Ferro, observó y corroboró que, en esas condiciones, las bacterias eran capaces de producir energía.
Con agua residual
Después de meses de ensayos en laboratorio, estudiantes de Ingeniería hallaron algo similar. “Cuando se planteó el problema nos parecía de ciencia ficción. Sin embargo, hoy lo estamos logrando”, relata Rubén López, de la Carrera de Ingeniería Eléctrica.
“Construimos una celda de combustible microbiano. Se compone de dos cámaras: en una hay agua residual a la que le introducimos microorganismos anaerobios (que no utilizan oxígeno), a la otra llega el agua tratada”, detalla el estudiante.
Explica que el principal problema fue conseguir los Geobacter, microbios con mayor reporte mundial para producir electricidad. En Colombia es costoso adquirir cepas certificadas de esa bacteria, por lo que el profesor Algecira optó por buscar microorganismos locales que cumplieran la misma función.
Así, los estudiantes experimentaron con bacterias presentes en porquinaza, gallinaza y bovinaza. Hallaron que microorganismos presentes en ese material orgánico eran idóneos para lograr su propósito.
“Cada una de las cámaras tiene un electrodo (conductor que permite el paso de energía), en una hay un ánodo y en otra un cátodo. Están conectadas por un cable y por un tubo que tiene un gel como membrana. Lo que sucede es que los microorganismos que están sobre el electrodo de una de las cámaras degradan la materia orgánica presente en el agua”, sostiene López.
En ese proceso, los microorganismos generan electrones que son entregados al electrodo. Esos electrones viajan por el cable hacia la otra cámara. Al mismo tiempo, por la membrana viajan cationes de hidrógeno.
Al llegar al otro compartimiento, los cationes, los electrones, más el aire que es inyectado por una manguera, producen una reacción química que hace que aparezca agua. “Se logró pasar agua limpia de un lado a otro, pero además, hubo flujo de electrones, o sea que hay corriente eléctrica. Ahí se cumplieron las dos funciones”.
Rodrigo Antonio Ibáñez, de Ingeniería Eléctrica, agrega que a diario se tomaron mediciones de tensión y resistencia, y luego se hicieron tablas comparativas que permitieron comprobar que sí se estaban generando cargas electrónicas.
El ingeniero electrónico Carlos Fernando Hernández anota que ahora se busca mejorar la eficiencia actual del experimento y llegar a prototipos pequeños que ya se han logrado en otros países.
Desde el Departamento de Biología y la Facultad de Ingeniería se tiene la firme convicción de que esta clase de estrategias son vitales para solucionar problemas de electricidad en pequeñas comunidades aisladas, así como para llevar una alternativa que disminuya al máximo las cargas de aguas contaminadas a los ríos.
Se trata, entonces, de pasos iniciales con descubrimientos locales bastante reveladores, que ubican al país en la cima de la búsqueda de energías alternativas en América Latina.
En otro laboratorio, esta vez de la Facultad de Ingeniería, un ensayo similar es adelantado por un grupo de ingenieros eléctricos, electrónicos y químicos. Auscultando en excrementos de gallinas, vacas y cerdos, también han podido establecer que las bacterias acumuladas en estas sustancias pueden producir energía y a la vez descontaminar el agua.
Se trata de noveles investigadores que están situándose en la vanguardia de un tema del cual poco se conoce en Colombia, pero que en el mundo instituciones como la Nasa le están invirtiendo tiempo y dinero.
No en vano el proyecto de los biólogos fue elegido por el Consorcio Iberoamericano para la Educación en Ciencia y Tecnología como uno de los seis mejores de América, en un concurso que apoya iniciativas que desarrollen ideas para producir energías alternativas.
El otro proyecto, de la Facultad de Ingeniería, dirigido por el profesor Néstor Ariel Algecira, ganó la más reciente versión de la III Convocatoria Sinergia de Proyectos de Carácter Científico, Docente y de Extensión a la Comunidad, organizado por la Sede Bogotá.
Microbios y la biología
Marco Arturo Muñoz asegura que desde hace 30 años se sabe que algunas cepas bacterianas tienen la capacidad de producir energía. En tiempos recientes se ha potenciado esa posibilidad con las membranas de intercambio protónico (tejido que solo permite el paso de protones), instaladas en sistemas que permiten generar energía. Este factor hace costosa esa tecnología.
“Por eso, la pregunta científica se centró en saber si, en Bogotá, se podía hacer ese tipo de sistemas a partir de bacterias aisladas en un biodigestor (tanque herméticamente cerrado) de la Sabana. La literatura habla de bacterias anaerobias de ciertos medios específicos para ese fin. Me dije: ‘un biodigestor las tiene’. Entonces estudiamos si esas bacterias locales eran capaces de hacer la energía eléctrica”, explica Muñoz.
Se hicieron ensayos electroquímicos en los que se comprobó que, en efecto, bacterias presentes en las heces de cerdo realizaban el proceso de catálisis electrónica. Pruebas más específicas mostraron que además eran capaces de producir energía.
Una de las innovaciones es la experimentación con un biodigestor ubicado en tierra fría, lo cual resulta curioso si se tiene en cuenta que dichos sistemas necesitan temperaturas superiores a los 27 grados para funcionar. El grupo de estudiantes, dirigidos por la profesora Catalina Arévalo Ferro, observó y corroboró que, en esas condiciones, las bacterias eran capaces de producir energía.
Con agua residual
Después de meses de ensayos en laboratorio, estudiantes de Ingeniería hallaron algo similar. “Cuando se planteó el problema nos parecía de ciencia ficción. Sin embargo, hoy lo estamos logrando”, relata Rubén López, de la Carrera de Ingeniería Eléctrica.
“Construimos una celda de combustible microbiano. Se compone de dos cámaras: en una hay agua residual a la que le introducimos microorganismos anaerobios (que no utilizan oxígeno), a la otra llega el agua tratada”, detalla el estudiante.
Explica que el principal problema fue conseguir los Geobacter, microbios con mayor reporte mundial para producir electricidad. En Colombia es costoso adquirir cepas certificadas de esa bacteria, por lo que el profesor Algecira optó por buscar microorganismos locales que cumplieran la misma función.
Así, los estudiantes experimentaron con bacterias presentes en porquinaza, gallinaza y bovinaza. Hallaron que microorganismos presentes en ese material orgánico eran idóneos para lograr su propósito.
“Cada una de las cámaras tiene un electrodo (conductor que permite el paso de energía), en una hay un ánodo y en otra un cátodo. Están conectadas por un cable y por un tubo que tiene un gel como membrana. Lo que sucede es que los microorganismos que están sobre el electrodo de una de las cámaras degradan la materia orgánica presente en el agua”, sostiene López.
En ese proceso, los microorganismos generan electrones que son entregados al electrodo. Esos electrones viajan por el cable hacia la otra cámara. Al mismo tiempo, por la membrana viajan cationes de hidrógeno.
Al llegar al otro compartimiento, los cationes, los electrones, más el aire que es inyectado por una manguera, producen una reacción química que hace que aparezca agua. “Se logró pasar agua limpia de un lado a otro, pero además, hubo flujo de electrones, o sea que hay corriente eléctrica. Ahí se cumplieron las dos funciones”.
Rodrigo Antonio Ibáñez, de Ingeniería Eléctrica, agrega que a diario se tomaron mediciones de tensión y resistencia, y luego se hicieron tablas comparativas que permitieron comprobar que sí se estaban generando cargas electrónicas.
El ingeniero electrónico Carlos Fernando Hernández anota que ahora se busca mejorar la eficiencia actual del experimento y llegar a prototipos pequeños que ya se han logrado en otros países.
Desde el Departamento de Biología y la Facultad de Ingeniería se tiene la firme convicción de que esta clase de estrategias son vitales para solucionar problemas de electricidad en pequeñas comunidades aisladas, así como para llevar una alternativa que disminuya al máximo las cargas de aguas contaminadas a los ríos.
Se trata, entonces, de pasos iniciales con descubrimientos locales bastante reveladores, que ubican al país en la cima de la búsqueda de energías alternativas en América Latina.
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