Colonia de bacterias de la familia Escherichia Coli permitirá producir electricidad a través de la degradación de desechos orgánicos.

Si bien las bacterias para la mayoría de las personas tienen mala reputación, lo cierto es que aquellas que causan problemas (las patógenas) son las menos, y un gran número de estos microorganismos que habitan el planeta proporciona beneficios.

Sus aportes son variados y numerosos. Por ejemplo, destaca su contribución al microbioma humano (fuente de equilibrio para la salud); en la gastronomía, su beneficio ha sido histórico (producción alimentos como quesos y yogurt); en la agricultura, son agentes relevantes para una producción competitiva (más nutrientes por hectáreas y evitan la pudrición de la postcosecha); asimismo, en la minería se han usado para producir cobre, pero también son capaces de biorremediar zonas contaminadas (como derrames de petróleo).

Sin embargo, mientras se continúan perfeccionando estas aplicaciones, la investigación de frontera apunta a un campo poco explorado, como es la generación de energías renovables a través de bacterias, por medio de la electroquímica.

La doctora en Química Loreto Hernández, investigadora del Laboratorio de Electroquímica (que dirige el doctor Gonzalo Riveros) del Instituto de Química y Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Valparaíso, trabaja en la generación de energía eléctrica utilizando una de las bacterias más comunes del mundo: la Escherichia coli (E. Coli).

Para este fin, la científica diseñó un innovador sistema con materiales a escala nanométrica, que permite que la bacteria se aloje en celdas de combustible microbianas. Allí el microorganismo crece y se multiplica tras alimentarse de desecho orgánico, que en este caso le suministra la investigadora. Es en ese proceso de degradación que se libera energía, la que luego se transforma y es conducida fuera del sistema como electricidad.

“Mi propuesta es poder optimizar los materiales que hacen posible la captación de electrones (o energía) a partir de la degradación de la materia orgánica que produce la bacteria”, explica.

La investigadora señala que si bien trabaja con la bacteria más común de todas, la, que habita en muchos lugares y de la cual ya se tienen parámetros de rendimiento, su gran aporte va por el desarrollo de un novedoso modelo electroquímico.

“He modificado el sistema para hacerlo más eficiente para el intercambio de energía. Particularmente en los electrodos, que es el canal para extraer esa energía. Trabajo con electrodos que son de acero y los modifico con polímeros conductores, por vía electroquímica, con esto logro resistencia. Luego agrego nanopartículas (de bajo costo y biocompatibles) y añado uno de los materiales que en los últimos años ha tenido mucho auge como es el grafeno. El proceso bioquímico (intercambio electrónico) va inmediatamente al polímero, que los captura y no los deja retornar”, detalla.

Los sistemas electroquímicos utilizando bacterias son una tecnología emergente en el mundo. La investigación que desarrolla la doctora Hernández – quien a pesar de ser una joven científica (de 32 años), ya cuenta con 20 publicaciones y un capítulo de libro- es única en Chile.

Respecto a las aplicaciones, la investigadora indica que el modelo permite almacenar la energía eléctrica. “Es como fabricar una batería”, dice haciendo la analogía, “pero también tiene la capacidad de suministrarla ‘in situ’, eso sí, en proyectos a baja escala”, advierte.

Bajo ese escenario, la tecnología podría proveer de energía eléctrica a una casa utilizando la materia orgánica que genere el propio domicilio o incluso podría implementarse en una planta de tratamiento de aguas residuales, para suministrarse a sí misma la energía que necesita.

“Obviamente que la finalidad de nuestro proyecto es escalar a mayores volúmenes, pero falta mucho para dar el salto y proveer energía eléctrica a una ciudad entera. El desarrollo de esta tecnología viene más bien a complementar la matriz energética que tiene el país”, apunta la doctora.