Una forma menos derrochadora de lidiar con las aguas residuales

Una empresa israelí llamada Emefcy ha desarrollado un proceso que promete disminuir el consumo de energía del tratamiento de aguas residuales. Esta semana, Energy Technology Ventures, una empresa conjunta entre GE, NRG Energy y ConocoPhillips, invirtió en la empresa, lo que marca la primera inversión de la empresa en una empresa no estadounidense.

El tratamiento convencional de aguas residuales consume el 2 por ciento de la capacidad energética mundial, unos 80.000 megavatios, a un costo de 40.000 millones de dólares al año.

Usando tecnología de celda de combustible microbiana convencional y su propia ingeniería patentada, Emefcy recolecta energía de las aguas residuales, generando lo suficiente para alimentar todo el proceso de tratamiento. En el tratamiento de aguas residuales industriales particularmente ricas en carbono, dice la compañía, el proceso produce un exceso de electricidad que puede devolverse a la red con una ganancia.

En las pilas de combustible microbianas, los microorganismos naturales oxidan las aguas residuales. Un ánodo y un cátodo, colocados a una distancia crítica en el agua, crean un circuito eléctrico a partir de los electrones obtenidos de esta oxidación.

Ely Cohen, vicepresidente de marketing de Emefcy, dice que el proceso de la compañía reduce el costo total del tratamiento de aguas residuales entre un 30 y un 40 por ciento al eliminar el gasto en energía y también reduce la cantidad de lodo que debe transportarse en camiones hasta en un 80 por ciento.

El tratamiento tradicional de aguas residuales implica forzar el aire a través del agua para airearla. Esto también es importante para la actividad de las células microbianas. Emefcy expone más aguas residuales al aire, pero sin el proceso de bombeo de aire a través del agua, que consume mucha energía. En cambio, las aguas residuales fluyen a través de un reactor biogénico hecho de tubos de 1,7 metros de diámetro y cuatro metros de altura. Dentro de los tubos, el agua y el aire fluyen uno junto al otro separados por una membrana.

El reactor se divide en dos áreas, dice el director ejecutivo de Emefcy, Eytan Levy. En una zona hay muchas aguas residuales pero no hay aire. En la otra zona hay aire pero no aguas residuales. Estas dos áreas están separadas por una pared de membrana y ambas áreas están conectadas a una superficie conductora de electricidad en la que crece la bacteria.

Los electrones producidos por las bacterias fluyen hacia el oxígeno en el aire a través de nanocables hechos de proyecciones similares a pelos que se encuentran en la superficie de los microbios. En estas condiciones del reactor, las bacterias desarrollan la capacidad de convertir estos pili para que se vuelvan conductores de electricidad y se comporten como un cable metálico, dice Levy.

Los electrodos utilizados están hechos de plástico recubierto, lo que los hace más económicos y fáciles de mantener.

Cada pila puede procesar 10 metros cúbicos de aguas residuales al día y tiene una vida útil planificada de 15 años. Las pilas se pueden agregar de forma modular, evitando la necesidad de una gran inversión inicial en infraestructura. Emefcy espera comenzar la producción industrial este mes, con las primeras ventas previstas para principios de 2012.

Itamar Willner, profesor del Instituto de Química de la Universidad Hebrea y autor de una reciente revisión de la tecnología celular de biocombustibles en la revista Celdas de combustible , dice que el uso de pilas de combustible microbianas para la descontaminación de aguas residuales sigue siendo un desafío.

Existe una gran diferencia entre un sistema de demostración y la ampliación a miles de toneladas de aguas residuales, y una diferencia entre el agua contaminada artificialmente utilizada para pruebas de laboratorio y el mundo real, donde hay diferentes desechos y diferentes materiales, dice Willner.

Lital Alfonta, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Biotecnológica de la Universidad Ben-Gurion, que desarrolla células de combustible microbianas diseñadas genéticamente, dice que ha habido un entusiasmo creciente en las conferencias internacionales por el progreso realizado por Emefcy.

Utilizan materiales muy baratos que aún les dan la mayor potencia de salida posible, dice Alfonta. También mejoraron enormemente el enfoque al apilar sus electrodos, dando un área de superficie mucho mayor.

Pero Alfonta dice que el 80 por ciento de la energía generada por los microbios se pierde en el proceso, porque los electrones nunca llegan a los electrodos. Ella está investigando si los microbios pueden modificarse genéticamente para mejorar la eficiencia de la transferencia de electrones entre el microorganismo y el electrodo de la celda de combustible.

Por el momento, Emefcy se contentará con que sus chimeneas sean energéticamente neutrales, con un pequeño excedente del tratamiento de aguas residuales industriales.

Si es una organización que busca energía renovable, no se acerque a nosotros, dice Cohen. Ir al viento. Vaya a solar. Si tiene un problema con las aguas residuales, acérquese a nosotros y encontraremos una forma que sea muy rentable y, en cierta medida, incluso podría ser una solución energéticamente positiva.

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