Tecnologies electroquímiques microbianes i sistemes de tractament d'aigües residuals

Docent 

Nelson Luis Mecias Herrera

Centre educatiu

LEQUIA. Universitat de Girona

Any de presentació a Ciència entre tots

2024

Llistat de material necessaris

• Elèctrodes: Ànode i càtode (feltre de carboni)
• Filferro de titani
• Inòcul de llot de tractament d'aigües residuals
• Membrana (Nafion™)

Com ho fem?

Una cel·la de combustible microbiana:

Un elèctrode en el  compartiment anòdic on els bacteris s'alimenten de matèria orgànica i produeixen molècules més simples com el CO₂, electrons (e-) que lliuren a l'ànode, i protons (H+) que queden en una solució aquosa, com a resultat d'una reacció d'oxidació.

Un elètrode, en la cambra catòdica on  els electrons (e-) arriben al càtode després d'haver viatjat a través d'un circuit extern (de material conductor no corrosiu: Titani) i es troben amb els protons (H+), que s'han difós des de la solució anòdica, travessant la membrana, i arribant a la solució catòdica. En el càtode, aquestes dues espècies (e- i H+) tenen la capacitat transformar compostos com l'oxigen (O2) present en la solució, i així produir aigua (H₂O) en una reacció de reducció.

El fet que els electrons viatgin a través d'un circuit extern implica un corrent elèctric que pot aprofitar-se per a una aplicació energètica determinada, per exemple, encendre un LED.

Poden emprar-se oxidants químics diferents a l'oxigen, però aquest sempre serà l'opció més econòmica i viable pel fet que no requereix regeneració i és present en l'aire.

Què observem?

S'exposarà una cel·la de combustible microbiana que està tractant en la càmera anòdica una aigua residual amb alta matèria orgànica, i alhora, produint energia elèctrica.

Es mostrarà el mesurament de voltatge i corrent en la cel·la amb instruments electrònics, i s'observaran els microorganismes que estan involucrats en el treball d'oxidar la matèria orgànica i produir els electrons generadors del corrent elèctric, en un microscopi.

Paraules clau

Cel·la de combustible microbiana, Sistemes bioelectroquímiques, Energia a partir de matèria orgànica.

Grau de dificultat

Normal

Durada de l'experiència

10 minuts

La podem reproduir utilitzant materials casolans/quotidians i no perillosos?

No

Bibliografia o webs relacionades

Pous, N., Puig, S., Balaguer, M. D., & Colprim, J. (2015). Cathode potential and anode electron donor evaluation for a suitable treatment of nitrate-contaminated groundwater in bioelectrochemical systems. Chemical Engineering Journal, 263, 151-159.

VEURE VÍDEO