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Recuperación de energía a partir de residuos orgánicos utilizando pilas de combustible microbianas: sustratos orgánicos tradicionales y no convencionales

Autores: Apollon, Wilgince; Rusyn, Iryna; Paucar, Noris Evelin; Hibbert, Monte; Kamaraj, Sathish-Kumar; Sato, Chikashi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Recuperación de energía a partir de residuos orgánicos utilizando pilas de combustible microbianas: sustratos orgánicos tradicionales y no convencionales


Categoría

Ciencias Medioambientales

Subcategoría

Ciencia y tecnología de los recursos naturales

Palabras clave

Celdas de combustible microbianas
Bacterias electroquímicamente activas
Desechos orgánicos
Alternativa sostenible
Salidas de energía
Prácticas de gestión de residuos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las celdas de combustible microbianas (MFC) son convertidores de energía respetuosos con el medio ambiente que utilizan bacterias electroquímicamente activas (EAB) como catalizadores para descomponer materia orgánica mientras producen bioelectricidad. Tradicionalmente, la investigación sobre MFC se ha basado en sustratos orgánicos simples, como acetato, glucosa, sacarosa, butirato y glutamato, cuya producción implica procesos intensivos en energía, dependientes de CO, y métodos químicamente agresivos. En contraste, los flujos de desechos no convencionales ofrecen una alternativa más sostenible como materias primas, alineándose con los principios de cero residuos y agricultura regenerativa. Esta revisión destaca el potencial de los desechos orgánicos no convencionales, como los desechos de frutas y verduras, la orina humana y de ganado cruda, y el estiércol de granja, como sustratos globalmente disponibles y de bajo costo para las MFC, particularmente en aplicaciones domésticas y agrícolas a niveles de desechos a pequeña escala. Además, se examinaron en profundidad fuentes de desechos complejas, incluidos efluentes contaminados con hidrocarburos y desechos industriales de madera ricos en lignina, que presentan desafíos y oportunidades únicas para su integración en sistemas de MFC. Los hallazgos de esta revisión revelan que las MFC que utilizan sustratos no convencionales pueden lograr salidas de potencia comparables a las de sustratos tradicionales (por ejemplo, 8314 mW m-25,195 mW m para efluentes de azúcar crudo y efluentes de destilería cruda, respectivamente) e incluso superiores a ellos, alcanzando hasta 88,990 mW m en MFC que utilizan desechos vegetales. Además, las MFC que utilizan sedimentos de petróleo que contienen hidrocarburos lograron una de las densidades de potencia máxima más altas reportadas de 50,570 mW m. Al integrar diversos flujos de desechos orgánicos, las MFC pueden contribuir a la generación de energía carbono-neutral y a prácticas sostenibles de gestión de residuos.

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