Pila de combustible microbiana de plantas; una nueva fuente de energía sustentable
¿Alguna vez has pensado lo increíble que sería producir nuestra energía a partir de las plantas? ¡Imagínate poder utilizar sus procesos naturales como electricidad!
Vivimos en la época del cambio de fuentes de energía: pasaremos de los combustibles fósiles a las fuentes limpias y renovables. Se necesitan innovaciones que hagan accesible el servicio de la electricidad a todo el mundo, sobre todo a las comunidades de bajos recursos sin aumentar la contaminación y la velocidad del cambio climático. Esta innovación va un paso más allá y utiliza algo omnipresente en nuestras vidas: las plantas.
¿Alguna vez has pensado lo increíble que sería producir nuestra energía a partir de las plantas? ¡Imagínate poder utilizar sus procesos naturales como electricidad! La buena noticia es que con recientes avances en tecnología esto ya es posible. Ahora, además de absorber gases nocivos, limpiar el aire, y alegrarnos el día, una planta puede mantener nuestros focos corriendo.
Seguro te preguntarás cómo se puede obtener energía eléctrica de las plantas. De tus clases de biología recordarás que los reactivos de la fotosíntesis son la luz solar, el CO2 (dióxido de carbono) y el agua. La luz solar se convierte en energía química guardada en el producto final: la glucosa. Las moléculas del agua en protones de hidrógeno (H+) y oxígeno (O). Entre el 60 y el 70% de la materia orgánica producida por las plantas termina en las raíces. Los microorganismos que allí viven oxidan la materia, liberando electrones y protones.
La luz emitida por los focos y la electricidad de los aparatos que usamos todos los días se proporciona a través de un circuito eléctrico, que es un sistema en el que los electrones fluyen de un lugar muy concentrado a otro con menor concentración. Los electrones fluyen gracias a un ánodo que dona electrones y un cátodo que los recibe (la diferencia de concentración de electrones es lo que se conoce como voltaje).
Entre las raíces de las plantas, los microorganismos realizan reacciones de oxidación al descomponer la materia orgánica y liberan electrones. Por ejemplo: al oxidar acetato se sueltan 8 electrones.
CH3COO- + 4H2O→ 2HCO-3 +9H+ + 8e-
Plantas. Foto: Josefin
En una batería normal, la energía eléctrica se consigue mediante reacciones de reducción y oxidación en las que se usan electrodos metálicos y sustancias químicas que donan y reciben electrones, creando una diferencia de potencial y corriente. En cambio, en una planta, los microorganismos son utilizados como un bioánodo. Los electrones fluyen del bioánodo al cátodo. Los cátodos pueden ser metálicos o biocátodos. Los biocátodos utilizan microorganismos que con oxígeno reducen elementos, en otras palabras, toman los electrones que provienen del ánodo y se los dan a los elementos a su alrededor (los átomos ganan electrones). Los protones del hidrógeno pasan por una membrana de cambio al cátodo, donde se unen con moléculas de oxígeno, formando agua.
Las empresas que son pioneras en esta tecnología, también llamada Plant-Microbial Fuel Cell tienen como reto crear un diseño y encontrar una planta óptima para generar suficiente electricidad. En un estudio presentado por el Conapo, casi 7 millones de mexicanos viven en pueblos aislados, sin acceso a servicios básicos. El que una planta genere energía es una solución que podría beneficiar a estos pueblos. Sin embargo, para poder competir con otras fuentes de energía renovable como la solar o eólica, es necesario aumentar la cantidad de energía producida y la eficiencia con la que se recolecta.