Edificios bacterianos: construyendo electrodos porosos para la generación de corriente utilizando microorgnaismos electrogénicos

DIEGO MASSAZZA; RODRIGO PARRA; JUAN PABLO BUSALMEN; HERNÁN E. ROMEO

Rosario

Congreso; XXIII Congreso Latinoamericano de Microbiología; 2016

Uno de los campos de investigación emergentes enel área de energética está relacionado con la preparación de soportesconductores que permitan confinar cultivos celulares capaces de transformarenergía química en corriente eléctrica. La utilización de microorganismoselectrogénicos en la producción de este tipo de ?electrodos híbridos? ha mostrado la capacidad que tienen lasbacterias del género GeobacterSulfurreducens para intercambiar electrones con un electrodo polarizado. Deesta manera, sobre la superficie del electrodo se desarrollan biofilms en losque cada célula está conectada eléctricamente a sus vecinas y con el propioelectrodo. Sin embargo, esta forma de generar corriente presenta limitaciones quedeben ser solucionadas para su aplicación eficiente. El desarrollo de estosbiofilms conduce a una caída de potencial interna debido a la resistenciaintrínseca del material biológico conductor. Esta caída determina que una gran partede las células del biofilm no contribuya a la producción de corriente(estratificación microbiana). Por este motivo, una de las estrategias que seestá utilizando actualmente es aumentar el área de contacto efectiva entre las bacteriasy los soportes conductores mediante la utilización de electrodos porosos. El objetivode este trabajo fue determinar la arquitectura optima de electrodos cerámicosporosos (modificando el tamaño de poro)  que permita obtener la máxima eficiencia en lageneración de corriente bacteriana (minimizando de esta forma el proceso de estratificaciónmicrobiana). Para tal fin, se utilizó una técnica de congelamiento direccional enla producción de electrodos cerámicos macroporosos con diferentes tamaños deporo (de 10um a 70um de ancho). Unavez obtenidas las plataformas conductoras, se procedió al crecimiento celular (G. Sulfurreducens) en su interior. El incremento en el tamaño de poro (10um, 35um y 70um) condujo a un aumento en la densidad de corriente obtenida (9.5, 19 y 21.5 kA.m-3, respectivamente). Las modificaciones en la arquitectura del electrodo permitieron lograr un aumento de 30 veces en la densidad de corriente en comparación con la producida por las bacterias sobre una barra de grafito utilizada como material control. A partir de estos resultados concluimos que el aumentoen el tamaño de poro conduce a una mayor accesibilidad de las bacterias ynutrientes en el interior del electrodo, aprovechando una mayor superficie ydisminuyendo simultáneamente la probabilidad del bloqueo de los poros poracumulación de bacterias. Las densidades de corriente obtenidas se encuentran dentro del rango requerido para una potencial aplicación en el campo bioenergético.