12/Junio/2012
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA UTILIZANDO COMO MATERIA PRIMA LOS DESECHOS ORGÁNICOS.
DR. ADRIÁN RODRÍGUEZ GARCÍA MÉXICO PRIMER FORO IBEROAMERICANO DE CIENCIAS PARA LAS ENERGÍAS
1. ProblemáJca Problemas ambientales Tema de interés Gran importancia en el mundo
Impacto sobre la continuidad de la vida en un ambiente equilibrado mediante el desarrollo sostenible
1. ProblemáJca Creciente demanda de energía en el mundo
Uso excesivo de combustibles fósiles provocan serios problemas de contaminación ambiental y el calentamiento global de la tierra.
2. Necesidades
Nuevas tecnologías de producción de energía que sean carbono-neutrales, que solo liberen el carbono recién fijado a la atmósfera.
X
3. Los procesos
BIO-‐ MASA
Metanogénesis
Metano
Biohidrógeno
Celdas de combus=ble
Bioelectricidad
MFC
4. MFC
Sistema Aerobio
4. MFC Sistema Anaerobio
Aceptores de electrones Spicos en reacciones de oxidación en el tratamiento de aguas residuales (listados en orden decreciente de liberación de energía)
Energía química Energía eléctrica
Condiciones
Aceptor de electrones
Forma del aceptor de electrones después de la reacción
Proceso
Aerobias
Oxígeno (O2)
H2O
Metabolismo aerobio
Anóxicas
Nitrato (NO3-‐)
Anaerobias
Nitrógeno gaseoso (N2) Desnitrificación Sulfuro de Hidrógeno Sulfato (SO42-‐) Reducción de sulfatos (H2S) Dióxido de carbono (CO2)
Metano (CH4)
Metanogénesis
Basic principles of wastewater treatment. IWA. Marcos von Sperling. 2007.
4. MFC
hSp://mas=catedscience.wordpress.com
MECANISMOS DE TRANSPORTE DE ELECTRONES 1. Transferencia directa desde la pared celular microbiana a la superficie del ánodo 2. Empleo de una biomolécula secundaria como lanzadora de electrones al ánodo 3. Transferencia de electrones a través de apéndices conductores, denominados nano cables , desarrollados por las bacterias.
4. MFC
Potenciales REDOX para los aceptores de electrones en la respiración microbiana.
4. MFC EJEMPLOS DE CCM
PRINCIPIO BASICO
hSp://mybiotechblog.wordpress.com/ 2008/05/07/bacteria-‐energy-‐source-‐of-‐the-‐ future/
4. MFC VENTAJAS DE LAS CCM
APLICACIONES DE LAS CCM
q C onversión DIRECTA de energía
ü Biosensores
química a eléctrica: ALTA EFICIENCIA
ü Biorremediación
q Operación en diferentes rangos de
ü Desalinización de agua ü Tratamiento de aguas residuales.
temperatura q N o necesita energía (aireación pasiva) q E n el Tratamiento de aguas residuales, se dispone de una gran v a r i e d a d d e c o m b u s J b l e s , e n canJdades ilimitadas , permi=endo la producción de energía.
hSp://www.gizmag.com/go/3991/
4. MFC
Sustrato
Cultivo
Tipo de electrodo
Mediador redox
Densidad de potencia mW.m2
Eficiencia coulombica (%)
Lactato
Shewanella Oneidensis
Grafito
Ferrocianuro potásico
3600
89
Agua residual doméstica
Bacterias presentes en aguas residuales
Grafito Plano
No
24
3 - 12
Glucosa
Cultivo mixto
Papel Carbón
Hexacianoferrato de potasio
24
2.4
Acetato
Bacterias presentes en agua residual doméstica
Papel Carbón
No
286 ±3
65
Glucosa
Bacterias presentes en agua residual doméstica
Papel Carbón
No
494
9-‐12
Acetato
Lodos activados
Papel Carbón
No
0.097
63 - 78
Glucosa
Bacterias presentes en agua residual doméstica
Papel Carbón
No
262
40 - 55
5. PerspecJvas Las celdas microbianas de combus=ble son una prometedora tecnología para la generación de energía eléctrica en un corto plazo. El desempeño de las MFC esta limitado por diversos factores, que evitan la comercialización de esta tecnología y que la clasifican como una tecnología en desarrollo:
ü Resistencia interna derivada de la transferencia de protones ü El escalamiento del proceso
5. PerspecJvas
U=lizando mutagénesis e incluso tecnologías de DNA recombinante se pudieran crear algunas cepas de microorganismos que cumplan con todas las funciones requeridas de manera op=ma para el desarrollo de bioelectricidad en MFC.
6. Conclusiones
La producción de bioelectricidad junto a otras tecnologías de producción de energía limpia de fuentes renovables de segunda y tercera generación se perfila como una gran alterna=va para el proceso de transición de energía
Esto debe desarrollarse lo más pronto posible para evitar los efectos adversos que la crisis energé=ca y el calentamiento global representan.
Gracias…
Dr. Adrián Rodríguez García arodriguez@cideteq.mx +52 (442) 211 6046 CIDETEQ, S.C. www.cideteq.mx