Producción de electricidad a partir de aguas residuales industriales utilizando microorganismos. Claudia Etchebehere Laboratorio Ecología Microbiana

Transcripción

1 Producción de electricidad a partir de aguas residuales industriales utilizando microorganismos Claudia Etchebehere Laboratorio Ecología Microbiana

2 Proyecto FSE ANII Laboratorio de Electroquímica Fundamental Dra. E. Teliz, Ing. V. Díaz, I. Pérez, G. Pérez, Dr. F. Zinola Laboratorio de Ecología Microbiana Lic. L. Fuentes, Ing. S. Fadul, Lic. J. Wenzel Dra. A. Cabezas, Dra. C. Etchebehere LabMet Universidad de Ghent, Bélgica Dr. N. Boon, Dr. K. Rabaey

3 Convertir el sistema de tratamiento de aguas residuales en biorefiniería Objetivo: Eliminar la contaminación de las aguas Evitar eutrofización de cursos de aguas Re-uso de agua Bio-refineria (energía) Proceso: Agua residual Tratamiento primario Fisicoquímico Remoción de sólidos Tratamiento secundario Biológico Remoción de C Tratamiento terciario Biológico o químico Remoción de N, P, S Agua tratada Energía (metano, hidrógeno)

4 Hidrógeno como energía Energía limpia No produce efecto invernadero Produce agua Se puede almacenar Se puede producir de distintas fuentes renovables Versátil

5 Producción de hidrógeno por fermentación oscura Se busca inhibir los procesos que consumen hidrógeno y favorecer los que producen hidrógeno

6 Producción de hidrógeno utilizando suero de queso Diferente configuración, inóculo, TRH, TRC, carga, etc. Mag. Elena Castelló, Dra. Liliana Borzacconi, BioProA Fac. Ingeniería

7 Agua residual Objetivos Celdas de combustible (PEMFC) Fermentador de hidrógeno Celdas de combustible microbianas (MFC) H 2 Ácidos orgánicos ELECTRICIDAD Es posible utilizar el biohidrógeno en celdas electroquímicas (PEMFC)? Es posible utilizar el efluente en celdas microbianas? ELECTRICIDAD

8 Venenos catalíticos comunes de electrodos de Pt: CO, SOx, NOx, compuestos orgánicos Proton Exchange Membrane Fuel Cell Lab. Electroquímica, Fac. Ciencias estudia diseño de nuevos catalizadores

9 Suero de quesería Análisis de venenos catalíticos presentes en el biogás Combustión o celdas de combustible Voltametría cíclica en electrodo de Platino H 2 Fermentador de hidrógeno Laboratorio de Electroquímica de Facultad de Ciencias

10 Resultados bio-hidrógeno Adsorción Oxidación a altos potenciales No reacción en doble capa Intermediarios metabólicos Dos efluentes: suero de queso vinaza Dos microorganismos: Enterobacter Clostrdium Bioreactor Voltametría cíclica del biogas adsorbido sobre Pt en 1.0 H 2 SO 4

11 Es posible utilizar el efluente en celdas microbianas? Ω Materia orgánica e - e - O 2 CO 2 + H + H + H 2 O Ánodo Cátodo Celda microbiana con cátodo al aire

12 Estrategia Inoculación y alimentación con acetato Cambio de alimentación Suero de queso Salida de reactor productor de hidrógeno Seguimiento del voltaje Análisis electroquímicos Análisis microbiológico

13 Resultados suero de queso acetato 5 0 eficiencia coulómbica (%) Potencia máxima (Watt/m3) ph final efluente salida del reactor

14 Composición de la comunidad microbiana de los ánodos Pseudomonada ceae 6% Bradyrhidobiac eae Inóculo Alteromonada ceae o_bacteroidale Nitrosomonad aceae Other Acetato Clostridiaceae 36% Fusobacteriales 52% Chthoniobacte raceae 18% Campylobacter aceae 32% Geobacteracea e 29% Catabacteriacea e Deinococcaceae Rhodocyclaceae 7% Nitrosomonada ceae 8% Efluente de reactor Clostridiaceae 30% Actinomyceta ceae 6% Lactobacillace ae Veillonellacea e Suero Peptostreptoco ccaceae Other Pseudomonada ceae Geobacteracea 14% e 10% Streptococcac eae 13% Clostridiaceae 70%

15 Agua residual Conclusiones Celdas de combustible (PEMFC) Fermentador de hidrógeno Celdas de combustible microbianas (MFC) H 2 Ácidos orgánicos ELECTRICIDAD Es posible utilizar el biohidrógeno en celdas electroquímicas (PEMFC) Es posible utilizar el efluente en celdas microbianas ELECTRICIDAD

16 Principales aportes del proyecto Se desarrolló un trabajo en conjunto entre Microbiología y Electroquímica. Se inició una línea nueva de investigación en sistemas bioelectroquímicos. Formación de estudiantes de doctorado y maestría. Inserción en Uruguay una investigadora jóven. Varios trabajos en congresos y se están preparando dos publicaciones. Colaboración con investigadores de Latinoamérica y de Europa.

17 Continuación del trabajo Optimización en la producción de hidrógeno por fermentación de aguas residuales (FSE6437). Estudio de los microorganismos que transfieren electrones (electroactivos) Estudio de otros sistemas bioelectroquímicos (celdas MEC, celdas de sedimento)

18 Agradecimientos ANII FSE Lab. de Electroquímica (F. Zinola, E. Teliz, V. Díaz, G. Pérez, I. Pérez) Lab. Ecología Microbiana Laura Fuentes (Tesis de Maestria en Biotecnologia) Silvana Fadul (Tesis Maestria en Biotec.) Jorge Wenzel (Tesis de Maestría y doctorado en Química) Ángela Cabezas LabMet Universidad de Ghent, Bélgica Dr. N. Boon, Dr. K. Rabaey Reactores de producción de hidrógeno BioProA, IIQ, Facultad de Ingeniería Mag. Elena Castelló Dra. Liliana Borzacconi

19 Gracias