Escalamiento de una celda de combustible microbiana para la generación de electricidad y tratamiento de agua residual doméstica en una casa habitación [recurso electrónico] / Orlando García Rodríguez

Tesis (Maestría en Ciencias en Energía Renovable) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2012.

En Mérida diversos obstáculos técnicos no permiten la instalación de alcantarillado, por lo que el subsuelo recibe directamente escurrimientos de aguas superficiales. La única fuente de agua potable es el acuífero ~~~ico bajo la ciudad, el cual es muy vulnerable a la contaminación, debido a esto, es necesario buscar alternativas que permitan el manejo integral de las aguas residuales y evitar que se siga contaminando el agua potable. Una solución a este problema planteado podría ser la tecnología de Celdas de Combustible Microbianas. Estos dispositivos convierten la energía química a energía eléctrica mediante bacterias y al mismo tiempo son eficientes en el tratamiento de aguas residuales. Las celdas de combustible microbianas consisten de dos electrodos: ánodo y cátodo, y en algunas ocasiones también incluyen una membrana. Las bacterias oxidan la materia orgánica liberando electrones al ánodo y protones en el agua, los electrones fluyen a través de un circuito externo hacia el cátodo, mientras los protones lo hacen a través del el ectrolito, una vez en el cátodo reaccionan protones, electrones y oxígeno para formar agua. El presente trabajo consiste en un dispositivo adaptado a una fosa´séptica convencional que incluye 15 celdas de combustible microbianas las cuales generan continuamente electricidad y son eficientes en el tratamiento de agua residual doméstica. Las celdas de combustible microbianas fueron evaluadas a través de parámetros fisicoquímicos (ácidos grasos volátiles, pH, demanda química de oxígeno y temperatura), parámetros electroquímicos (curvas de polarización e impedancia) y parámetros eléctricos (voltaje y corriente) mientras se administraban diferentes concentraciones de sustrato correspondientes a las concentraciones típicas que tiene un agua residual doméstica (200 ppm, 500 ppm y 1000 ppm). Este sistema probó que es eficiente en la remoción de carga orgánica (superior al 80 por ciento). Se obtuvieron voltajes entre los 0.5 y 0.7 volts por celda de combustible microbiana con densidades de potencia entre los 79.30 y 152.70 mW /m3. La energía producida fue almacenada en supercapacitores los cuales generaron un voltaje superior a 8.2 volts al ser conectados en serie.