SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
UTILIZANDO COMO MATERIA PRIMA LOS DESECHOS
ORGÁNICOS.
DR. ADRIÁN RODRÍGUEZ GARCÍA
MÉXICO
PRIMER FORO IBEROAMERICANO DE CIENCIAS PARA LAS ENERGÍAS
12/Junio/2012
1. ProblemáJca
Impacto sobre la continuidad de la vida en un ambiente equilibrado mediante el desarrollo sostenible
Problemas ambientales
Tema de interés
Gran importancia en el mundo
1. ProblemáJca
Uso excesivo de combustibles fósiles provocan serios problemas de contaminación ambiental y el calentamiento global de la tierra.
Creciente demanda de energía en el mundo
2. Necesidades
Nuevas tecnologías de producción de energía que sean carbono-neutrales, que solo liberen el carbono recién fijado a la atmósfera. X
3. Los procesos
BIO-‐ MASA
Biohidrógeno
Metano Metanogénesis
Bioelectricidad MFC
Celdas de combus=ble
Sistema Aerobio
4. MFC
Sistema Anaerobio
Basic principles of wastewater treatment. IWA. Marcos von Sperling. 2007.
Energía química
Energía eléctrica
Aceptores de electrones Spicos en reacciones de oxidación en el tratamiento de aguas residuales (listados en orden decreciente de liberación de energía)
Condiciones Aceptor de electrones
Forma del aceptor de electrones después de la
reacción Proceso
Aerobias Oxígeno (O2) H2O Metabolismo aerobio
Anóxicas Nitrato (NO3-‐) Nitrógeno gaseoso (N2) Desnitrificación
Anaerobias
Sulfato (SO42-‐) Sulfuro de Hidrógeno
(H2S) Reducción de sulfatos
Dióxido de carbono (CO2)
Metano (CH4) Metanogénesis
4. MFC
hSp://mas=catedscience.wordpress.com
MECANISMOS DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
1. Transferencia directa desde la pared celular microbiana a la superficie del ánodo
2. Empleo de una biomolécula secundaria como “lanzadora” de electrones al ánodo
3. Transferencia de electrones a través de apéndices conductores, denominados “nano
cables”, desarrollados por las bacterias.
4. MFC
Potenciales REDOX para los aceptores de electrones en la respiración microbiana.
4. MFC
hSp://mybiotechblog.wordpress.com/2008/05/07/bacteria-‐energy-‐source-‐of-‐the-‐future/
EJEMPLOS DE CCM PRINCIPIO BASICO
4. MFC
hSp://www.gizmag.com/go/3991/
APLICACIONES DE LAS CCM
ü Biosensores
ü Biorremediación
ü Desalinización de agua
ü Tratamiento de aguas
residuales.
VENTAJAS DE LAS CCM
q Conversión DIRECTA de energía química a eléctrica: ALTA EFICIENCIA
q Operación en diferentes rangos de temperatura
q No necesita energía (aireación pasiva)
q En el Tratamiento de aguas residuales, se dispone de una gran var iedad de combusJbles , en canJdades “ilimitadas”, permi=endo la producción de energía.
4. MFC
Sustrato Cultivo Tipo de electrodo Mediador redox
Densidad de potencia
mW.m2
Eficiencia coulombica
(%)
Lactato Shewanella Oneidensis Grafito Ferrocianuro
potásico 3600 89
Agua residual
doméstica
Bacterias presentes en
aguas residuales
Grafito Plano No 24 3 - 12
Glucosa Cultivo mixto Papel
Carbón Hexacianoferrato
de potasio 24 2.4
Acetato
Bacterias presentes en
agua residual doméstica
Papel Carbón No 286 ±3 65
Glucosa
Bacterias presentes en
agua residual doméstica
Papel Carbón No 494 9-‐12
Acetato Lodos activados Papel
Carbón No 0.097 63 - 78
Glucosa
Bacterias presentes en
agua residual doméstica
Papel Carbón No 262 40 - 55
4. MFC
El desempeño de las MFC esta limitado por diversos factores, que evitan la comercialización de esta tecnología y que la clasifican como una tecnología en desarrollo:
ü Resistencia interna derivada de la transferencia de protones ü El escalamiento del proceso
5. PerspecJvas
Las celdas microbianas de combus=ble son una prometedora tecnología para la generación de energía eléctrica en un corto plazo.
U=lizando mutagénesis e incluso tecnologías de DNA recombinante se pudieran crear algunas cepas de microorganismos que cumplan con todas las funciones requeridas de manera op=ma para el desarrollo de bioelectricidad en MFC.
5. PerspecJvas
La producción de bioelectricidad junto a otras tecnologías de producción de energía limpia de fuentes renovables de segunda y tercera generación se perfila como una gran alterna=va para el proceso de transición de energía
6. Conclusiones
Esto debe desarrollarse lo más pronto posible para evitar los efectos adversos que la crisis energé=ca y el calentamiento global representan.
Gracias…
Dr. Adrián Rodríguez García
+52 (442) 211 6046
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