Piles biològiques: quan la biologia i l’electroquímica s’uneixen en el tractament d’aigües

En aquesta entrada el Dr. Sebastià Puig, del Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental (LEQUIA) de la Universitat de Girona, ens introdueix a les piles biològiques pel tractament d’aigües i de com transformar un residu en energia elèctrica renovable.

Pep Anton

El 1911 Michael C. Potter va demostrar l’ocurrència d’una força electromotriu entre dos elèctrodes que contenien bactèries anomenada pila biològica. Aquestes bactèries alliberaven energia elèctrica a partir del desintegració de compostos orgànics.  No obstant, no va ser fins a principis de l’any 2000 quan les piles van captar l’atenció de la comunitat científica. Aquesta atenció provenia del fet que les aigües residuals contenen compostos orgànics degradables (anomenats normalment matèria orgànica) que podrien ser utilitzats per generar electricitat. S’ha calculat que la producció energètica podria ser 9 vegades superior a l’energia necessària pel tractament de l’aigua residual en una depuradora. Així a partir d’un residu/problema es podia obtenir un producte. En la actualitat es publiquen una mitjana de 600 articles anuals en aquesta temàtica.

Les piles biològiques són similars a les piles Danniel amb la diferència que enlloc de metalls s’utilitzen bacteris com a catalitzadors. Una pila consta de dos compartiments: ànode i càtode. A l’ànode, els compostos orgànics s’oxiden a diòxid de carboni generant uns electrons i uns protons. El bacteri es capaç de transferir els electrons a un suport sòlid (elèctrode) connectat a un filament elèctric els transferirà al càtode. En el cas que aquest suport sòlid sigui lluny, els bacteris són capaços de generar les seves pròpies “xarxes” elèctriques per assolir-lo. Els protons es transporten en la solució de l’ànode al càtode mitjançant una membrana intercanvi o un pont salí. Els electrons i protons que arriben al càtode s’utilitzen pels bacteris per reduir altres compostos. Si es connecta l’ànode i el càtode amb una resistència s’obté una diferència de potencial. Per tant, s’ha transformat un residu en un producte y s’ha depurat l’aigua.

El Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental (LEQUIA) de la Universitat de Girona porta els darrers anys investigant la potencialitat de les piles biològiques en el tractament d’aigües residuals (urbanes i industrials) i d’aigües potables. En aquest sentit s’ha demostrat que les piles són capaces de depurar residus industrials amb salinitats dues vegades superiors a l’aigua del mar y produir energia renovable o que podrien tenir un paper clau en la bioremediació d’aigües subterrànies contaminades amb nitrats. Aquest fet es d’especial rellevància ja que uns 300 municipis a Catalunya (34% del total) presenten aigües subterrànies amb concentracions de nitrats superior als nivells permesos.

Per més informació sobre el tema es recomana la visita a la pàgina web: http://www.microbialfuelcell.org/