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Obtienen electricidad e hidrógeno de aguas residuales

 
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Investigadores de la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería, trabajan en el desarrollo de una nueva tecnología para obtener energía eléctrica sustentable, hidrógeno como combustible, y agua limpia, a partir del tratamiento del líquido residual.
Investigadores de la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería, trabajan en el desarrollo de una nueva tecnología para obtener energía eléctrica sustentable, hidrógeno como combustible, y agua limpia, a partir del tratamiento del líquido residual.

14 de enero de 2012

• Un grupo de investigación del Instituto de Ingeniería de la UNAM, campus Juriquilla, recurre a métodos biológicos que utilizan bacterias presentes en el medio ambiente

Ante la degradación ambiental del planeta, y una más que probable crisis energética en el futuro, investigadores de la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM, trabajan en el desarrollo de una nueva tecnología para obtener energía eléctrica sustentable, hidrógeno como combustible, y agua limpia, a partir del tratamiento del líquido residual, con bacterias presentes en el medio ambiente.

En las plantas tradicionales, la materia orgánica que causa la contaminación es degradada por bacterias. Si el proceso es aerobio se inyecta aire para permitir la oxidación y así se obtiene dióxido de carbono, agua y más microorganismos. Si es anaerobio no se requiere aire; en este caso, se transforma en metano, dióxido de carbono y más bacterias.

En estas reacciones ocurre una transferencia de electrones, llamadas reacciones de óxido-reducción, porque en ellas hay sustancias que se oxidan y otras que se reducen.

Ante la interrogante de qué sucede si, en lugar de transferir los electrones en las reacciones químicas, las bacterias los transfieren a un ánodo, que es un electrodo negativo, Germán Buitrón Méndez, coordinador del Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas (LIPATA) de la unidad académica, explicó que se generan electrones que pueden ser ‘cosechados’.

Cosecha de electrones

Este proceso se puede llevar a cabo en una celda de combustible microbiana, dispositivo que puede convertir, mediante microorganismos, energía bioquímica, en eléctrica.

Para obtenerla, las bacterias transfieren electrones desde un donador de éstos, como el agua residual (materia orgánica), a un aceptor de electrones, como el oxígeno.

En esas celdas, las bacterias no los transfieren directamente a un aceptor final de electrones característico, sino a un electrodo, es decir, a un ánodo.

Posteriormente pasan, a través de una resistencia u otra carga, a un cátodo, por lo que los electrones generados en la reacción son “cosechados” y convertidos directamente en energía eléctrica. El carbono orgánico es transformado en dióxido de carbono.

Para cerrar el ciclo, los protones migran hacia el cátodo en aerobiosis, donde se combinan con el oxígeno para formar agua. “Nuestro objetivo es obtener, a partir del tratamiento de las residuales, líquido limpio, pero también otros productos. Con el tratamiento convencional se obtiene, por medio del suministro de energía, agua tratada. Con esta nueva tecnología logramos un valor agregado: energía eléctrica, hidrógeno y metano”.

Esquema más atractivo

La cantidad de energía eléctrica producida mediante esta nueva tecnología depende de las bacterias adheridas al ánodo; así, entre más haya, y mayor sea la superficie de este último, se originará en mayor medida.
Su generación no es suficiente para alumbrar grandes ciudades, por ejemplo, pero el esquema resulta mucho más atractivo si se puede conseguir hidrógeno con ella.

“Este último elemento contiene un poder calorífico dos y media veces más elevado que el metano. Además, al quemarse sólo produce agua, es decir, no contamina”, señaló Buitrón Méndez.

En fase de perfeccionamiento

Si en una primera etapa del tratamiento de aguas residuales la materia orgánica se fermenta en anaerobiosis, es posible producir hidrógeno y subproductos como ácidos grasos volátiles (acético, propiónico, butírico), que pueden alimentar a una celda electroquímica microbiana para que produzca más hidrógeno.

“Esa celda funciona de una manera diametralmente opuesta a como lo hace una de combustible microbiana: necesita energía eléctrica para transformar la materia orgánica en hidrógeno; en este dispositivo, las bacterias colonizan también un ánodo”.

Con ayuda de los electrones suministrados, los ácidos grasos se transforman en hidrógeno. Es en este punto donde la energía eléctrica generada por la celda de combustible microbiana puede aprovecharse en la celda electroquímica; de este modo, ya no es necesario recurrir a energía eléctrica externa.

Los investigadores estudian cómo incrementar la producción de hidrógeno obtenido por la fermentación de la materia orgánica y con una celda electroquímica microbiana. “Esta tecnología se encuentra en desarrollo. Los retos son diseñar y configurar ambos tipos de celdas con materiales no costosos, y hacer que la de combustible microbiana genere la mayor cantidad posible de energía eléctrica; y la electroquímica, de hidrógeno.

“Es importante también abordar aspectos más básicos, como qué clase de bacterias colonizan el ánodo y bajo qué condiciones”, concluyó.

Buitrón Méndez y sus colaboradores mantienen permanente colaboración con Katy Juárez, del Instituto de Biotecnología, campus Morelos, de la UNAM (quien trabaja con bacterias del género Geobacter); con investigadores de la Arizona State University en Estados Unidos, y con integrantes del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), todos relacionados con temas de este proyecto.
Créditos: unam.mx/boletin/026/2012

Crean bombillas 18% más eficientes

 
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El desarrollo de la tecnología tardó un año y fue promovido por la Empresa de Energía de Bogotá (Codensa) y la Universidad Nacional
El desarrollo de la tecnología tardó un año y fue promovido por la Empresa de Energía de Bogotá (Codensa) y la Universidad Nacional

23 de octubre de 2011
Agencia de Noticias UN- Ingenieros electrónicos de la UN desarrollaron dispositivos electrónicos que aumentan la eficiencia de las lámparas ahorradoras. Se espera su pronta masificación en el mercado.

Para que las bombillas fluorescentes compactas enciendan, la energía alterna de la red eléctrica debe pasar por una tarjeta o balasto electrónico (que actúa como interfaz entre la fuente de corriente y el bombillo) que la convierte en corriente continua, sin embargo, en este proceso, un porcentaje de energía se desperdicia o distorsiona.

Por el contrario, explica Jorge Leal, coordinador del grupo de Investigación de Electrónica de Potencia de la UN “las bombillas con el balasto electrónico que desarrollamos no presentan distorsión armónica pues esta tarjeta tiene un sistema de corrección de efectos de potencia”.

En este sentido, el mecanismo correctivo toma la onda de corriente de entrada (de la red eléctrica) y la transmite al bombillo en la misma forma y fase de voltaje (sin distorsiones energéticas) aumentando la eficiencia.

El concepto de eficiencia está dado por la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado; frente a esto, con el nuevo diseño, las lámparas en cuestión presentan un rendimiento de 88% frente a un  70%  de las que usan balasto tradicional.

Leal sustenta las ventajas que esta modificación traería a las empresas prestadoras de energía. “Esto permite que no tengan que sobredimensionar la generación en las subestaciones porque evita que haya mayor gasto energético en el proceso de distribución eléctrica”.

El grupo investigador espera producir 240 bombillas con la nueva tecnología para hacer una implementación a gran escala y masificar el mercado de estas.

El desarrollo de esta propuesta tardó un año y fue promovido por la Empresa de Energía de Bogotá (Codensa) y la Universidad Nacional.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

Necaxa: primer productor de energía eléctrica en el país

 
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13 de mayo de 2011

El 6 de diciembre de 1905, se iluminó por primera vez la Ciudad de México, gracias a la energía proveniente de la planta hidroeléctrica del municipio de Necaxa de Juan Galindo, Puebla, consolidándose a lo largo de un siglo como patrimonio industrial del país.

Esta grandeza histórica y cultural es descrita en forma de crónica, en el libro “Necaxa, cuna de la industria eléctrica”, de Javier Romero Rodríguez, que se presentó en el auditorio de la Aduana Vieja, del Instituto de Ciencias Sociales y Humanidades “Alfonso Vélez Pliego” de la BUAP.

El presidente de la Fundación Necaxa, cuna de la industria eléctrica A. C., Roberto Jiménez Hernández, dijo que esta obra plasma la historia de los trabajadores de la planta hidroeléctrica desde su arranque oficial en 1903, hasta su reciente extinción debido a un decreto presidencial.

A su vez la maestra Celina Peña Guzmán, especialista en historia industrial, señaló que el texto presentado no sólo habla de la historia de la planta, sino que es una monografía y una crónica del municipio que la alberga, así como de su entorno.

Recordó al constructor Frederick Stark Pearson, de la Mexican Ligth and Power Company, hoy Luz y Fuerza del Centro, quien fue un personaje trascendental no sólo en la vida de Necaxa, sino también en la historia industrial de muchos países, puesto que “domar las aguas fue parte de su proyecto de vida”.

El doctor Humberto Morales Moreno, profesor e investigador de la Facultad de Filosofía y Letras de la BUAP, calificó a la obra como “una crónica de una serie de acontecimientos que tienen que ver con la hidroeléctrica, y otros asuntos colaterales de la vida cultural de Necaxa”.

Por su parte el autor Javier Romero Rodríguez, señaló que una de las intenciones de su obra fue plasmar la historia de Necaxa, “lugar donde se empezó a generar energía eléctrica con fines de venta para procesos industriales y consumo domestico, la cual acarreó riqueza y progreso al país durante más de 50 años”.

“Necaxa es un pueblo electricista, con una identidad arraigada, por lo que a raíz de la reciente extinción de la planta, se volvió apremiante difundir una historia que empezó en 1903. La construcción del complejo hidroeléctrico duró alrededor de 12 años y en él que colaboraron más de diez mil trabajadores”.

Este libro es resultado de 10 años de investigación del autor que recurrió a diversas fuentes documentales, como el Archivo Histórico de Luz y Fuerza del Centro y el Archivo General de la Nación, se valió de la tradición oral y del registros que hay en otros países que dan referencia de Necaxa.

“Necaxa, cuna de la industria eléctrica” en 200 páginas presenta más de 90 fotografías, planos e imágenes alusivas a la construcción y operación de la hidroeléctrica, trabajos de investigación sobre estudios geofísicos de la región de hace más de 150 años; una monografía del municipio de Necaxa, la historia del Sindicato Mexicano de Electricistas y del equipo de fútbol Necaxa, además de las biografías de Juan Galindo y Frederick Stark Pearson.

La presentación de este libro estuvo precedida por la exposición de 25 fotografías que datan de inicios del siglo XX, sobre la construcción y funcionamiento de la planta, sus protagonistas y la vida cotidiana en torno a la hidroeléctrica.