Energía verde: celdas microbianas

Kamaraj Sathish Kumar, profesor investigador de la Universidad Politécnica de Aguascalientes (UPA), trabaja en un proyecto que tiene por objetivo aprovechar la energía que producen las plantas durante su crecimiento, estudio que inició hace un año y lleva por nombre Celda de combustible microbiana basada en plantas.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, detalló que “una celda de combustible es un dispositivo que realiza una reacción electroquímica entre un combustible y el oxígeno u otro agente oxidante. Las celdas de combustible microbianas son similares, tienen dos electrodos conectados a través de un cable eléctrico, con la diferencia de que se utilizan en exclusiva sustratos orgánicos como combustible”.

Destacó que la conformación de la celda microbiana que desarrolla en su investigación es la siguiente: de un lado lleva un ánodo, el cual cuando se oxida la materia orgánica liberando electrones y protones, los primeros fluyen hacia el cátodo, a través de la producción de corriente eléctrica del circuito eléctrico externo; en el cátodo, el oxígeno reacciona con los electrones y protones que producen agua.

“Se coloca un electrodo llamado ánodo cerca de las raíces de la planta, el cual captura la energía que se produce durante la fotosíntesis, mientras que en la parte superior se coloca otro electrodo llamado cátodo. Ambos se conectan, generándose así la electricidad de forma directa”.

El también doctor en nanociencia y nanotecnología por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) indicó que en la actualidad el proyecto se encuentra en una fase experimental con una planta llamada trepadora (Philodendron scandens) y con pasto (Cynodon dactylon), los cuales se seleccionaron porque son muy comunes en los hogares; dicha tecnología en teoría se podría aplicar con cualquier otro tipo de planta.

“En el proyecto se han utilizado materiales muy simples, como arcilla roja, bambú, madera suave y papel biodegradable, cuando en otro tipo de celdas se emplean materiales metales nobles como el platino y paladio, los cuales resultan ser muy onerosos. También se están utilizado residuos de pilas usadas para aprovecharlos como catalizador, el cual se extrae y mediante un tratamiento químico se posibilita usarlo en las celdas”.

Refirió que en las pruebas de laboratorio que se han realizado estas celdas microbianas ya han logrado generar electricidad, cada celda está produciendo un voltaje de aproximadamente 550 milivoltios, con los cuales se han podido alimentar dispositivos electrónicos pequeños, como relojes digitales o una lámpara LED. Añadió que la potencia se puede incrementar conectando muchas celdas en serie.

Asimismo, comentó que “en la actualidad toda la energía que se genera con las celdas microbianas se está yendo a corriente directa, por lo que ya analizan cómo almacenarla para poder aprovecharla en una siguiente etapa, para lo cual alumnos de las ingenierías en energía y mecatrónica de la UPA se encuentran desarrollando dispositivos que son similares a una pila para poder almacenarla y posteriormente emplearla en diferentes usos, como pudiera ser cargar la pila de teléfonos celulares”.

Finalmente, Sathish Kumar refirió que se ha dedicado al desarrollo de una línea de investigación en torno a las celdas de combustible microbiano por ocho años, esto con el propósito de desarrollar celdas económicas y sustentables, aprovechando los recursos naturales, para lo cual ha experimentado con diferente tipo de materiales.

Energía verde

Por su parte, Juan Fernando Aguirre Sámano, director del Programa Académico de Ingeniería en Energía de la UPA, apuntó que dentro del alcance del proyecto Celda de combustible microbiana basada en plantas se busca generar energía nueva, más económica y sustentable, por lo cual se han empleado materiales orgánicos que son biodegradables, esto para que el día de mañana no queden residuos que contaminen el ambiente.

Al respecto, reconoció que “existe otro tipo de desarrollos similares, pero son muy caros y no son sustentables, mientras que el enfoque del proyecto del doctor Sathish Kumar es la sustentabilidad, y si bien las celdas microbianas que se han desarrollado se encuentran en un nivel prototipo, posteriormente se piensan escalar, generar mayores áreas, amperaje y voltaje, se va a analizar cómo se van a hacer esos arreglos, lo cual se espera lograr en dos años”.

Expresó que la perspectiva mundial en el desarrollo de esta tecnología se encuentra en etapa de prototipos. En Europa se está trabajando en el Instituto Holandés de Ecología (NIOO-KNAW) en el desarrollo de prototipos para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.

“(Mientras que) en México solo investigadores de la UPA cuentan actualmente con desarrollos tecnológicos innovadores, a nivel prototipo, que toman como plataforma las celdas de combustible microbianas a base de plantas, con lo que se pueden alimentar dispositivos electrónicos. Curiosamente, nuestro diseño es simple, efectivo, escalable y puede utilizar cualquier tipo de planta”.

Estimó que en el largo plazo este estudio podría incidir en optimizar el alumbrado público, en particular el que se ubica en los camellones, para que las áreas verdes sean equipadas con celdas que generen su propia electricidad y así poder alimentar las luminarias que se encuentran en las cercanías.

Para concluir, Aguirre Sámano consideró que esta tecnología también se podría escalar e instalarse en las casas que cuenten con jardín, en las cuales se podrían colocar celdas microbianas que generen electricidad para abastecer de energía algunos sectores de la vivienda.

Fuente: CONACYT.