En lugar de petróleo, carbón o incluso energía solar, las celdas de combustible bacterianas autosuficientes pueden impulsar el futuro.
Investigadores de la Universidad de Binghamton, Universidad Estatal de Nueva York han desarrollado el siguiente paso en celdas de combustible microbianas MFC con la primera celda autosostenible a microescala, que generó energía durante 13 días consecutivos a través de interacciones simbióticas de dos tipos de bacterias.
"Este concepto de crear electricidad a través de la cooperación sinérgica no es nuevo. Sin embargo, gran parte de este trabajo todavía está en sus etapas iniciales", dijo el profesor asistente de ciencias eléctricas y de informática de la Universidad de Binghamton, Seokheun Choi, uno de los coautores de"Generación de bioelectricidad autosustentable, impulsada por el sol en una celda de combustible microbiana de tamaño micro utilizando cocultivo de bacterias heterotróficas y fotosintéticas", junto con el candidato a doctorado Lin Liu.
"La evolución de esta tecnología requerirá una exploración adicional, pero, por primera vez, nos dimos cuenta de esta idea conceptual en un dispositivo a microescala", dijo Choi.
En una cámara celular de aproximadamente una quinta parte del tamaño de una cucharadita, 90 microlitros, los investigadores colocaron un cultivo mixto de bacterias fototróficas y heterotróficas. Las bacterias fototróficas utilizan la luz solar, el dióxido de carbono y el agua para producir su propia energía, mientras que las heterotróficaslas bacterias deben "alimentarse" de la materia orgánica provista o de las bacterias fototróficas para sobrevivir; piense en las vacas que pastan en un campo cubierto de hierba.
Mientras la célula estaba expuesta a la luz solar, se agregó una dosis inicial de "alimento" a la cámara para estimular el crecimiento de las bacterias heterotróficas. A través de la respiración celular, las bacterias heterotróficas produjeron desechos de dióxido de carbono, que fue utilizado por las bacterias fototróficas parainiciar el ciclo simbiótico.
Después de que se estableció ese ciclo, los investigadores dejaron de agregar fuentes "alimenticias" adicionales para las bacterias heteróficas, y había suficientes bacterias fototróficas para sostener los procesos metabólicos de las bacterias heteróficas. Esos procesos metabólicos generaron una corriente eléctrica: 8 microamperios por cuadradocentímetro de célula: durante 13 días seguidos. El poder era aproximadamente 70 veces mayor que la corriente producida por las bacterias fototróficas por sí solas.
"Las celdas de combustible basadas en bacterias heterotróficas generan mayor potencia, mientras que las celdas de combustible microbianas fotosintéticas proporcionan autosustentabilidad. Hasta ahora, esto es lo mejor de ambos mundos", dijo Choi.
El avance es prometedor, pero es un primer paso en el desarrollo de la energía generada por bacterias. En general, el tamaño en miniatura de las células permite un tiempo de arranque corto y pequeñas resistencias eléctricas para superar. Sin embargo, un común 42"La televisión de alta definición requiere aproximadamente medio amperio de corriente eléctrica para funcionar, lo que, en teoría, requeriría aproximadamente 62,500 celdas del experimento. En realidad, estas celdas se usarán para proporcionar energía en lugares remotos o peligrosos para artículos de baja potencia comomonitores de salud y sensores de diagnóstico de infraestructura.
"Hay algunos desafíos de usar esta técnica", dijo Choi. "Hemos encontrado que equilibrar el crecimiento de ambos microorganismos para maximizar el rendimiento del dispositivo y la necesidad de asegurarse de que este sistema cerrado generará energía permanentemente sin mantenimiento adicional son dos de los que hemos encontrado.Se necesitan experimentos a largo plazo "
El trabajo actual es el último de una serie de estudios de energía relacionados con la batería y basados en microbios en los que Choi ha trabajado. La primavera pasada, los investigadores conectaron nueve células biológicas-solares bio-solares en un panel bio-solar que funciona paraprimera vez. Las bacterias utilizadas en ese experimento fueron fototróficas. Ese panel generó la mayor potencia de cualquier célula bio-solar a pequeña escala existente: 5,59 microvatios. Choi también ha desarrollado una batería de papel basada en microbios inspirada en origami, un microbio-batería basada que puede usar saliva humana como fuente de energía, una batería que se puede imprimir en papel y diseños de batería inspirados en estrellas ninja japonesas que arrojan estrellas.
El papel aparecerá en el Diario de fuentes de energía el 30 de abril
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Materiales proporcionados por Universidad de Binghamton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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