Biodregadación electrogénica de acetato en pilas de combustible microbianas
Authors
Borjas Hernández, Lidia ZulemaDirector
Esteve Núñez, AbrahamDate
2012-06-15Affiliation
Universidad de Alcalá; Universidad Rey Juan Carlos; CONSOLIDER (Tratamiento y Reutilización de Aguas Residuales para una Gestión Sostenible); Instituto Madrileño de Estudios AvanzadosDocument type
info:eu-repo/semantics/masterThesis
Version
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
Access rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
Abstract
Las pilas de combustible microbianas (MFC) son dispositivos que permiten la obtención de energía eléctrica a partir de energía química teniendo como catalizador a un microorganismo electrogénico. Éstos son capaces de ceder los electrones obtenidos de la oxidación de un sustrato a superficies sólidas como un electrodo polarizado, proceso denominado bioelectrogénesis. La hidrólisis de la materia orgánica en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales, da lugar a la producción de ácidos orgánicos de cadena corta, principalmente acetato, además de CO2 y H2. En la etapa final, éstos se digieren hasta metano, un gas de efecto invernadero que constituye
el producto de la metanogénesis. La propuesta bioelectrogénica en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales consiste en la sustitución de la etapa metanogénica, y posterior combustión de biogás, por un dispositivo MFC con Geobacter sulfurreducens como catalizador biológico. De esta forma, se lograría una completa oxidación de acetato a CO2 y la generación de energía eléctrica limpia en una única etapa. El objetivo de este proyecto es optimizar las condiciones de operación de una MFC comercial para aplicar este dispositivo en la depuración de aguas residuales enriquecidas en acetato. Para ello se pretende estudiar el efecto de ciertas variables que puedan influir en el funcionamiento
de la MFC. La primera de ellas es el tipo de inóculo empleado en el sistema. Se ha demostrado que la fisiología del inóculo de Geobacter sulfurreducens obtenida mediante su cultivo en limitación de aceptor terminal de electrones (ATE), permite no sólo reducir los tiempos de arranque de la MFC en 3 veces, sino también lograr una mayor tasa de oxidación del acetato. Otro de los parámetros estudiados es el efecto de la presencia de determinados compuestos en el agua residual que puedan
alterar el metabolismo del biocatalizador de la MFC. Se trataría de compuestos que, o bien resulten ser competidores potenciales del electrodo, o bien sean sustancias inhibidoras del cultivo
del microorganismo. Los resultados del proyecto han permitido concluir que la fisiología del inóculo obtenida con la limitación de ATE es la óptima tanto para la operación del sistema MFC como para la consecución del objetivo de este proyecto, la degradación de acetato. Además, se ha comprobado que compuestos presentes en las aguas residuales no afectan al proceso electrogénico. La posibilidad de ensayar un agua residual real ha permitido demostrar la viabilidad operacional del sistema MFC para su posible aplicación a una escala real.
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