Célula microbiana fotoelectroquímica para la conversión de materias primas de celulosa en energía eléctrica y...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología y bioingeniería
• Sistemas de energía renovable
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La conversión de biomasa en combustible está ganando fuerza, pero la evolución del oxígeno en los fotoánodos obstaculiza los procesos microbianos anaerobios.
• El desarrollo de sistemas bióticos-abióticos combinados eficientes requiere superar los desafíos para mantener las condiciones anaerobias.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una célula microbiana fotoelectroquímica modular (MPEC) para la degradación de un solo recipiente y la conversión inducida por la luz de material celulósico.
• Diseñar un fotoánodo que suprima las reacciones rivales y mejora la fotooxidación de pequeñas moléculas orgánicas.

Principales métodos:

• Fabricación de un fotoánodo BiVO4 funcionalizado con fosfato de cobalto (BiVO4/CoP).
• Utilizando bacterias celulóliticas anaerobias (Clostridium thermocellum) para la degradación de la celulosa.
• Integración del fotoánodo con actividad microbiana en un MPEC para la generación de fotocorriente.

Principales resultados:

• El MPEC demostró un funcionamiento estable durante más de tres días, logrando una densidad de fotocorriente de aproximadamente 400 μA cm-2.
• Los subproductos detectados incluyen etanol (10,7 mM), ácido acético (1,2 mM) y ácido fórmico (2,1 mM).
• Validación exitosa utilizando sustratos de desechos del mundo real como hojas de Citrus maxima y papel industrial.

Conclusiones:

• El MPEC desarrollado integra efectivamente la generación de energía fotoelectroquímica con la degradación microbiana de la celulosa.
• Este enfoque ofrece una plataforma sostenible para convertir la biomasa en energía eléctrica y productos químicos valiosos.
• El sistema muestra versatilidad y robustez, aplicable a diversos flujos de desechos de celulosa.