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Martes, 12 noviembre 2013
Química

Producir hidrógeno a partir de luz solar y aguas residuales

Un nuevo dispositivo que utiliza solo luz solar y aguas cloacales para producir hidrógeno utilizable como combustible podría proporcionar una fuente de energía sostenible y al mismo tiempo mejorar la eficiencia del tratamiento de las aguas residuales.

El equipo del químico Yat Li, profesor en la Universidad de California en Santa Cruz, ha creado un aparato híbrido que combina una célula de combustible microbiana y un tipo de célula solar llamada célula fotoelectroquímica. En la sección de célula de combustible microbiana del dispositivo, la bacteria degrada la materia orgánica presente en las aguas residuales, generando electricidad en el proceso. La electricidad generada biológicamente es enviada a la sección de célula fotoelectroquímica del aparato para ayudar a energizar la descomposición, mediante el paso de una corriente eléctrica, del agua. Este proceso, conocido como electrólisis, libera los dos constituyentes del agua, que son el hidrógeno y el oxígeno. En este caso, una parte de la electricidad se obtiene de la luz solar.

Tanto las células de combustible microbianas como las células fotoelectroquímicas pueden ser usadas solas para producir gas hidrógeno. Ambas, sin embargo, requieren de un pequeño voltaje adicional para superar la barrera energética termodinámica y lograr la reducción de protones a hidrógeno.

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La necesidad de incorporar un accesorio adicional que genere electricidad extra aumenta de manera significativa el coste y la complejidad de estos tipos de circuitos de conversión de energía, especialmente a gran escala.

En comparación, el aparato híbrido solar microbiano de Li es autosostenible y autodirigido, debido a que la combinación de energía de la materia orgánica (recolectada por la célula de combustible microbiana) y energía de la luz solar (capturada por la célula fotoelectroquímica) es suficiente para realizar la electrólisis del agua.

Las células de combustible microbianas se basan en bacterias poco comunes, que son capaces de generar electricidad transfiriendo electrones, metabólicamente generados, a través de sus membranas celulares hacia un electrodo externo.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Hanyu Wang, Gongming Wang, de la Universidad de California en Santa Cruz, Fang Qian y Yongqin Jiao del Laboratorio Nacional estadounidense Lawrence Livermore, y Zhen He del Instituto Politécnico de Virginia (Virginia Tech), en Estados Unidos.

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