Obtención de energía eléctrica a partir de materia orgánica biodegradable mediante el sistema integrado humedal construido celda combustible microbiana.

Abstract

La celda combustible microbiana es una tecnología emergente que tiene la capacidad de convertir la materia orgánica presente en las aguas servidas en energía a través de la acción de microrganismos electrogénicos. En la última década, estos sistemas se han integrado a humedales construidos para dar tratamiento a las aguas servidas y generar simultáneamente energía eléctrica. El objetivo que plantea esta investigación es evaluar la obtención de energía en forma de electricidad a partir de materia orgánica biodegradable mediante dos sistemas integrados humedal construido-celda combustible microbiana con vegetación y sin vegetación que se distribuyó en Etapa I (carga orgánica 14 gDQO/m2d) y Etapa II (carga orgánica 28 gDQO/m2d) con un tiempo total de operación de 90 días. Los sistemas lograron depurar las aguas servidas y en paralelo se pudo generar energía eléctrica a pesar de no presentar las mejores condiciones de estratificación de oxígeno disuelto y potencial de óxido reducción con valores promedio de 1,3 mgO2/L y 220mV respectivamente en todas las zonas del reactor. Sin embargo, los principales resultados obtenidos mostraron que el sistema integrado con vegetación incrementó su densidad de potencia de 4 a 10 mW/m2 mientras el sistema integrado sin vegetación su densidad de potencia fue desde 12 hasta 22 mW/m2 durante la etapa I y II, respectivamente. En consecuencia, al duplicar la carga orgánica la energía obtenida aumentó considerablemente en ambos sistemas integrados logrando más del 50% de electricidad para el sistema con vegetación y bajo de un 50% para el sin vegetación. En la degradación de la materia orgánica y nutrientes se observaron eficiencias de eliminación de 94,13% y 95,44% respectivamente, de la cual solo un porcentaje contribuyó a la producción de energía eléctrica a través del cálculo de la EC entre los rangos de (1,60-,1,80%) para el sistema con vegetación y de (2,40-3,00%) para el sistema con vegetación y de (2,40-3,00%) para el sistema sin vegetación. La determinación de compuesto intermediarios como ácidos grasos volátiles o la formación de peróxido de hidrogeno no fueron significativos para la producción de electricidad en este estudio. Esto demuestra que la integración de ambas tecnologías funciona y que los microorganismos son capaces de oxidar la materia orgánica produciendo energía en forma de bioelectricidad.