Reconociendo esta necesidad, el Laboratorio de Biotecnología y Microbiología Ambiental del Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental de la Escuela de Ingeniería, liderado por el académico Ignacio Vargas, se ha enfocado en estudiar a un grupo de microorganismos que pueden ofrecer una solución para enfrentar la escasez de agua y generar, de paso, nuevas fuentes de energías renovables.
Se trata de microorganismos “eléctricos” o electroquímicamente activos, es decir, que son capaces de transformar energía química presente en residuos, en energía eléctrica que podemos recuperar y usar para, por ejemplo, el mismo sistema de tratamiento. Es decir, estos microorganismos nos permiten descontaminar el agua y generan electricidad al mismo tiempo. Una combinación perfecta si consideramos que los sistemas de tratamiento de aguas residuales tradicionales generan una gran demanda de energía, proveniente principalmente de combustibles fósiles.
Se conoce la existencia de estos súper microorganismos hace más de un siglo, e incluso sabemos dónde encontrarlos: en aguas residuales de casas e industrias, en superficies vegetales y en las profundidades de océanos, lagos y ríos. Pero es necesaria una tecnología específica para aprovechar su potencial, y contribuir así a aumentar la disponibilidad de recursos críticos, como el agua y la electricidad, y asegurar el crecimiento y funcionamiento de las ciudades de manera más eficiente y sustentable. En el desarrollo de esta tecnología y en el escalamiento de la misma se centra la investigación liderada por el profesor Ignacio Vargas.
Departamento Ingeniería Hidráulica y Ambiental
Departamento Ingeniería Hidráulica y Ambiental
En el Laboratorio de Biotecnología y Microbiología, el profesor Vargas y su equipo utilizan la tecnología MFC o “celdas de combustible microbiano” para tratar aguas residuales y sedimentos. Estas son biobaterías que pueden generar energía limpia utilizando la actividad de bacterias capaces de degradar la materia orgánica contenida en los residuos y transformarla directamente en corriente eléctrica.
Esta bateria posee un ánodo y un cátodo, pero que en su interior contiene agua contaminada. El ánodo generalmente está formado por materiales que favorecen el crecimiento de los microorganismos que oxidan los residuos del agua, recuperando electrones que son transferidos por un circuito externo hasta el cátodo donde ocurre la reducción de un aceptor terminal como el oxígeno disuelto en el agua. Este flujo de electrones a través de la celda produce la electricidad.
Los investigadores del laboratorio se han enfocado específicamente en buscar nuevos microorganismos que tengan la capacidad de transformar los contaminantes presentes en el agua y producir electricidad simultáneamente. Para esto trabajan en generar las condiciones óptimas para que los microorganismos crezcan y se reproduzcan, y, también, en descubrir nuevos microorganismos en algunas zonas extremas o contaminadas.
Al mismo tiempo, el profesor Vargas busca optimizar el diseño de las MFC, de manera de poder escalarlas y masificarlas, y desarrollar así sistemas de tratamiento sustentables, que lleven a la valorización de aguas residuales municipales, de residuos agrícolas y sedimentos contaminados. En Chile, la integración de las MFCs permitiría reducir los costos de tratamiento de agua y los gastos energéticos asociados.
Estas celdas podrían usarse para tratar residuos industriales, instalarse a nivel doméstico para reutilizar las aguas grises e incluso funcionar como biosensores para reconocer componentes en el agua o el suelo. La investigación de Ignacio Vargas y su equipo busca generar un impacto positivo en el manejo del recurso hídrico y, a su vez, valorizar parte de la inmensa cantidad de residuos que generamos diariamente. Así, quizás, el día de mañana podamos contar con una MFC en cada casa y en los sistemas sanitarios de todas las grandes ciudades de nuestro país.
Ignacio Vargas, Felipe Torres, Natalia Tapia, José Rodríguez, Ángela Cantilo, Carlos Gallardo, Javiera Anguita, Mauricio Medel, Victoria Seider, Francisca Rubio, Mariela Bellot, Rodolfo Bertoli, Alexander Cuaran.
