Evaluation of Activated Carbon Electrodes as Anodes in a Microbial Fuel Cell Using Shewanella Putrefaciens

Evaluación de electrodos de carbón activado como ánodos de una celda de combustible microbiana usando Shewanella Putrefaciens

En este trabajo se evaluaron tres tipos de carbones activados como electrodos en la cámara anódica de una celda de combustible microbiana (MFC) de dos cámaras. Se utilizó un cultivo de Shewanella Putrefaciens Puro debido a sus características gran-negativa. En la cámara catódica se utilizó un electrodo de platino y Nafion® 117 como membrana de intercambio de protones para separar las dos cámaras. Los carbones activados seleccionados presentaron diferentes precursores (cisco de café, carbón comercial, y carbón mineral), con diferentes morfologías y propiedades porosas y superficiales. A partir de las mediciones de voltaje y corriente se encontró que los valores de potencia de la celda variaron entre 0.008 mW y 0.045 mW. El electrodo preparado utilizando carbón activado a partir de cisco de café (Q) presentó el mejor comportamiento electroquímico y valores de potencia más altos; este carbón se obtuvo a partir de la activación de cisco de café con H₃PO₄a 450 °C. La morfología macroscópica de este carbón activado permitió una mejor migración del medio de cultivo acuoso hacia los macroporos y posteriormente mesoporos que mejoran la mojabilidad de la superficie. Las microfotografías SEM mostraron una mejor formación de la biopelícula, filamentos más largos de la bacteria y la formación de micro lechos en el bio-ánodo Q, que favoreció la interacción con el microorganismo, facilitando su metabolismo y la transferencia extracelular de electrones. Por tal motivo, el carbón activado a partir de cisco de café podría ser considerado como un material prometedor para su implementación como electrodos enceldas de combustible microbiana.

I. INTRODUCCIÓN

La implementación de energías renovables es cada vez más necesaria, con el fin de disminuir la dependencia de los combustibles fósiles, reducir el impacto ambiental y para ayudar a países en vía de desarrollo a proporcionar sistemas energéticos más confiables y seguros [1]. En Colombia un 22 % de la energía consumida proviene de fuentes renovables(uso tradicional de la biomasa e hidroeléctrica), y en menor proporción la energía proveniente de fuentes como el sol, el viento, el mar o biomasa para su conversión en energía térmica/eléctrica [1-2]. Las celdas de combustible microbiana (MFC, por sus siglas en inglés) pueden ser consideradas como una tecnología verde y una solución prometedora para satisfacer las necesidades energéticas futuras. A gran escala, este tipo de biotecnología puede ser integrada al tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales y otros residuos orgánicos para producir electricidad, y para biorremediación de ambientes contaminados a bajo costo y de forma eficiente [3].