Tomates podridos como combustible para pilas microbianas

Florida junto con California es uno de los principales productores de tomates de los Estados Unidos, así como uno de los más importantes del Mundo. Sin duda, esta rama del sector agrícola genera numerosos beneficios en la economía local gracias tanto al cultivo de los tomates como al tratamiento y envasado de productos derivados de los mismos como ketchup, tomate frito, etc. Pero estos procesos productivos tienen también su contrapartida y es la generación de grandes cantidades de desechos, entre ellos tomates dañados o en mal estado y que por tanto no se consideran aptos para la venta. De hecho, en el estado de Florida se generan 396.000 toneladas de desechos procedentes del tomate anualmente, y aun así, no existe un proceso adecuado para el tratamiento de estos residuos. Dar con una solución a este problema es lo que ha movido a un grupo de investigadores de Florida que recientemente han hecho públicos sus primeros resultados.

Cuando los desechos orgánicos, tales como los procedentes del cultivo del tomate, se acumulan en un vertedero pueden producir metano durante su descomposición, el cual es uno de los principales causantes de efecto invernadero. Además, se pueden producir grandes problemas en el tratamiento de aguas si dichos desechos alcanzan los acuíferos que sirven de suministro tanto para el riego como para el consumo humano y animal. Para reducir los residuos sólidos y por consiguiente las filtraciones al sistema de acuíferos, el grupo de investigación plantea el aprovechamiento de los desechos generados durante la actividad agrícola, tomates en mal estado o descartados,  para la producción de energía eléctrica mediante pilas de combustible microbianas. De esta forma, un conjunto de elementos que actualmente se consideran de desecho y cuyo destino es el vertedero, podrían utilizarse para producir electricidad. De repente algo que considerábamos un desecho, se convierte en una fuente de energía de emisiones neutras. Además, es posible que el concepto planteado por este grupo de investigación no se limite tan solo a los desechos derivados del cultivo y transformación de los tomates, sino que pueda aplicarse a otros muchos tipos de cultivos y desechos orgánicos.

Las pilas de combustible microbianas, que han sido las escogidas en este caso para la generación de energía eléctrica, se sirven de un conjunto de bacterias para descomponer y oxidar tomates podridos. Al oxidar estos tomates las bacterias adquieren una serie de electrones que posteriormente liberan en un electrodo, el ánodo, los cuales circulan por un circuito externo hasta el cátodo. Ese circuito externo es el que permitiría alimentar determinadas cargas eléctricas como puede ser un motor. Como en todas las pilas de combustible, en el cátodo tendría lugar la reducción del oxidante, habitualmente oxígeno. Según Venkataramana Gadhamshetty, los tomates en descomposición son unos buenos elementos para la generación de corriente eléctrica pues presentan altas concentraciones de carbohidratos y demás nutrientes susceptibles de ser oxidados en la pila de combustible microbiana. Además, el pigmento natural del tomate, el licopeno, actúa como intermedio de electrones en el ánodo, lo que permite que los compuestos sean más fácilmente oxidables gracias a esta etapa intermedia. Esto es, el licopeno en un primer momento toma electrones, reduciéndose, mientras que posteriormente los libera en el electrodo o sobre los microorganismos, oxidándose y volviendo a su composición inicial y pudiendo intervenir en una nueva reacción. Con un adecuado intermedio de reacción se logra que las etapas que tienen lugar para la oxidación del combustible y la liberación de electrones sobre el ánodo se produzcan de forma más eficiente, con un menor sobrepotencial, mejorando por tanto las actuaciones de la pila de combustible.

Con la pila de combustible microbiana que han desarrollado, el grupo de investigación encabezado por V. Gadhamshetty ha conseguido generar 0.3 W a partir de 10 mg de residuos de tomates. Evidentemente, los resultados son limitados aún, pues probablemente tan solo hayan construido una pequeña monocelda para comprobar el potencial. Sin embargo, los investigadores esperan que la producción eléctrica aumente en varios órdenes de magnitud con un aumento de escala, por ejemplo aumentando la superficie de los electrodos lo que permitiría aumentar la intensidad de corriente, y con una mayor investigación. Para ver el posible alcance futuro de estos dispositivos, según los cálculos realizados por el grupo de investigación, en Florida anualmente se generan los suficientes desechos procedentes del tomate como para alimentar eléctricamente al parque temático Disney World’s durante tres meses empleando pilas de combustible microbianas optimizadas.

El trabajo que ha sido presentado en el 251st National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS) es un proyecto de gran importancia para el estado de Florida pues el cultivo del tomate es clave en esta región. En la actualidad los investigadores se van a centrar en estudiar los mecanismos de transferencia de electrones así como la interacción entre los residuos sólidos y los microbios, tratando de identificar de qué manera se producen las principales pérdidas para tratar de mejorar su funcionamiento. Este trabajo puede tener una gran importancia, no solo para el estado de Florida, sino a nivel mundial y más concretamente en las regiones en desarrollo, pues plantea la utilización de residuos agrícolas para la generación de electricidad al mismo tiempo que se purifican los desechos y se hacen menos contaminantes. Si bien no se dice nada del coste de producción, es posible que inicialmente sea elevado debido a que se encuentra aún en fase de investigación.

Los humanos hemos comprendido, casi todos al menos, que nuestra actividad en el planeta así como nuestro bienestar conllevan una serie de perjuicios para el mismo y para nosotros. Ello unido al agotamiento futuro de las principales fuentes de energía actuales, petróleo, carbón, gas, etc., está haciendo que se planteen alternativas renovables y de emisiones cero para disminuir la huella que dejamos en forma de residuos y contaminantes. Evidentemente, las energías renovables tales como la eólica o la solar están mucho más desarrolladas y probablemente sean más eficientes. Sin embargo, alternativas como las que plantea este trabajo pueden ser adecuadas en ciertos entornos o para ciertas aplicaciones, como por ejemplo en países con una gran actividad agrícola. Lo que está claro es que nos encontramos en un momento en el que estamos tratando de estudiar y explotar todas las fuentes de energía que podemos con el fin anteriormente mencionado, reducir nuestra huella sobre el planeta. Quien sabe, quizás en un futuro empleemos los desechos orgánicos que se generan tanto en el cultivo como en los hogares para la generación de energía eléctrica de forma sostenible y a lo mejor en ello juegue un importante papel las pilas de combustible microbianas.

Esta entrada fue publicada en Pilas de combustible microbianas. Guarda el enlace permanente.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *