Científicos de la Universidad McGill han mejorado la eficiencia de un método para convertir la orina humana en energía limpia.
Este método se basa en el uso de células de combustible microbianas que, mediante bacterias, transforman residuos orgánicos en electricidad, ofreciéndonos así una forma sostenible y económica de tratar aguas residuales y producir energía a partir de una fuente abundante. Durante este estudio, los científicos determinaron las concentraciones óptimas de orina para este proceso.
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"Sabemos que las células de combustible microbianas limpian las aguas residuales y producen electricidad, pero aún se desconocen los efectos precisos de diferentes concentraciones de orina en su función electroquímica, su eficacia para eliminar contaminantes y el comportamiento de las comunidades microbianas", explica Vijaya Raghavan, coautor del estudio y profesor de ingeniería de bioprocesos.
"Hemos respondido a estas preguntas examinando sistemáticamente el efecto de diferentes proporciones de orina en el rendimiento electroquímico y biológico de las células de combustible microbianas", añade.
Según el profesor Raghavan, este método podría utilizarse para la producción de energía limpia en contextos como el saneamiento rural, los campamentos de ayuda en casos de desastre y las comunidades aisladas. Además, como sus señales eléctricas cambian según los niveles de contaminación orgánica, las células de combustible microbianas también podrían actuar como biosensores de bajo coste, permitiéndonos monitorizar la calidad de las aguas residuales sin necesidad de equipos complejos.
Un rendimiento mejorado gracias a concentraciones de orina más altas
El equipo de investigación construyó cuatro células de combustible microbianas de doble cámara y las alimentó con mezclas de aguas residuales sintéticas y orina humana en concentraciones del 20 %, 50 % y 75 %. Luego, probaron las células durante dos semanas, monitorizando la producción de energía, la eliminación de contaminantes y el tratamiento del agua, y realizando pruebas electroquímicas.
Descubrieron que las concentraciones más altas de orina (del 50 % al 75 %) mejoraban la producción de electricidad y que la orina proporcionaba nutrientes esenciales que favorecían el crecimiento de los microbios.
"La orina contiene iones y compuestos orgánicos esenciales que permiten una activación microbiana rápida, lo que mejora la producción de energía y la degradación de contaminantes", explica el profesor Raghavan.
Todos los sistemas de células de combustible microbianas contenían una mezcla de bacterias, pero los científicos observaron que los géneros Sediminibacterium y Comamonas eran dominantes. Las bacterias del género Sediminibacterium estaban presentes en mayor cantidad cuando la orina representaba el 50 % de la mezcla, mientras que las bacterias del género Comamonas eran más frecuentes a concentraciones de orina superiores (75 %).
Dado que estos microorganismos contribuyen a la degradación de contaminantes orgánicos y a la transferencia de electrones en las células de combustible, los cambios relativos a los géneros dominantes podrían explicar las diferencias en la cantidad de electricidad producida por los sistemas, creen los científicos. Este hallazgo revela, además, que la cantidad de orina añadida influye fuertemente en los tipos de microorganismos que se desarrollan y en la eficiencia del sistema, añaden.
Para el profesor Raghavan, estos resultados representan un paso importante hacia una economía circular mejorada.
"El uso de la orina como recurso fomenta el saneamiento sostenible y la recuperación de nutrientes, reduciendo así la presión sobre los sistemas de agua dulce", concluye.
Fuente: Universidad McGill