Ciencia de los Materiales
Uso de papel para mejorar una celda de combustible microbiana
El concepto subyacente en las células o celdas de combustible microbianas, que utilizan bacterias para generar una corriente eléctrica, se conoce en la comunidad científica desde hace más de un siglo. Pero convertir ese concepto en una herramienta utilizable y práctica ha supuesto un largo proceso. Las células de combustible microbianas son hoy en día más prometedoras que nunca, pero antes de que se extienda ampliamente su adopción, necesitan ser más baratas y más eficientes.
Unos investigadores de la Universidad de Rochester en Estados Unidos han efectuado un progreso notable hacia esa meta. En una célula de combustible que utiliza bacterias presentes de manera natural en las aguas residuales, Kara Bren y Peter Lamberg han desarrollado un electrodo usando un material cotidiano común: papel.
Hasta ahora, la mayoría de los electrodos utilizados en agua residual han consistido en un metal (que se corroe rápidamente) o en fieltro de carbono. Si bien este último es la alternativa menos cara, el fieltro de carbono es poroso y propenso a la obstrucción.
La solución de Bren y Lamberg fue sustituir el fieltro de carbono por papel recubierto con pasta de carbono, que consiste en una sencilla mezcla de grafito y aceite mineral. El electrodo resultante no solo es rentable y fácil de preparar; también supera en rendimiento al fieltro de carbono. El electrodo de papel tiene más del doble de densidad de corriente que el modelo de fieltro.
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Ilustración esquemática de una célula de combustible microbiana usando un electrodo de papel recubierto con pasta de carbono. (Ilustración: Michael Osadciw/University of Rochester)
La pasta de carbono es un ingrediente esencial debido a su papel en la atracción de los electrones emitidos por las bacterias. La bacteria específica usada por Bren y Lamberg en su trabajo de investigación y desarrollo fue la Shewanella oneidensis MR-1, que consume iones de metales pesados tóxicos en las aguas residuales y libera electrones. Esos electrones son atraídos hacia el recubrimiento de carbono en el electrodo positivo, el ánodo. Desde allí, fluyen hacia el cátodo, que necesita electrones para llevar a cabo sus propias reacciones electroquímicas.
