Celdas de combustible biológicas basadas en el metabolismo fotosintético

Abstract

Las celdas de combustible biológicas son dispositivos bio-electroquímicos, donde generalmente el ánodo (pero a veces el cátodo, o ambos) contiene microorganismos capaces de generar y mantener un gradiente electroquímico que se utiliza típicamente para generar energía eléctrica. En la configuración más estudiada, el ánodo contiene bacterias heterótrofas en condiciones anaerobias, capaces de oxidar moléculas orgánicas, liberando protones y electrones, así como otros subproductos. Los protones liberados pueden alcanzar el cátodo (típicamente a través de una membrana o un puente salino), mientras que los electrones viajan a través de un circuito externo, originando un flujo de corriente fácilmente medible. Se presentan aquí resultados obtenidos con distintas configuraciones de celdas de combustible, empleando organismos autótrofos, plantas y algas. Los resultados obtenidos indican que la producción de energía por estos dispositivos es aún muy baja para resultar competitivos con respecto a otros sistemas de acumulación/producción de energía eléctrica. La optimización tanto desde el punto de vista del diseño, materiales de electrodo y catalizadores, selección y/o modificación genética de los organismos utilizados, podría permitir en el futuro utilizar estos sistemas como una fuente de energía renovable adecuada para una variedad de aplicaciones de baja potencia.

Biological fuel cells are electrochemical bio-devices, where usually the anode (but sometimes the cathode, or both) contains microorganisms capable of generate and maintain an electrochemical gradient, which is typically used to generate electricity. In the most studied configuration, the anode contain heterotrophic bacteria in anaerobic conditions, capable of oxidizing organic molecules, releasing protons and electrons as well as other by-products. Released protons can reach the cathode (typically through a membrane or a salt bridge), while electrons travel through an external circuit, producing an easily measurable current flow. Here we present results obtained with different configurations of fuel cells using autotrophic organisms, plants and algae. The results indicate that the production of energy by these devices is still too low to be competitive with other storage / power production systems. Optimization from the point of view of design, electrode materials and catalysts, selection and / or genetic modification of the organisms used could allow in the future the use of such systems as a renewable energy source, suitable for a variety of low power applications.