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Mejora en el diseño de biopilas microbianas

En un anterior artículo Bacterias productoras de electricidad describí como algunas bacterias anaeróbicas estrictas son capaces de producir electricidad al ceder electrones a un electrodo. De esta forma se han diseñado biopilas capaces de aprovechar la energía eléctrica producida por las bacterias (Lovley (2006) “Bug juice: harvesting electricity with microorganisms” Nat. Rev. Microbiol. 4:497-508).

Uno de los problemas que poseen este tipo de biopilas es la necesidad de mantener sin oxígeno el cátodo de la biopila. Esto, a efectos prácticos e industriales encarece el proceso y lo hace aún poco viable. Sería de gran utilidad contar con microorganismos que en condiciones aeróbicas pudiesen realizar la transferencia de electrones al electrodo, lo que redundaría en la fabricación de biopilas que no se verían afectadas por la presencia de oxígeno en el ambiente.

Los grupos de los Drs. Ricardo Amils de la Universidad Autónoma de Madrid y de Víctor Fernández del Instituto de Catálisis-CSIC participan junto con otros grupos de universidades madrileñas y el CSIC en el diseño de biopilas compatibles con el oxígeno, con el fin de hacer éstas más eficientes en términos industriales. Los grupos anteriormente mencionados han publicado recientemente un artículo (Malki et al. (2008), “Preferential use of anode as an electrón aceptor by an acidophilic bacterium in the presence of oxygen”. Appl. Environ. Microbiol. doi: 10.1128/AEM.00209-08), en el que describen una bacteria del género Acidiphilium que es capaz de transferir electrones.

La cepa de Acidiphilium (cepa 3.2 Sup5) objeto de estudio es una alfa-proteobacteria, anaerobia facultativa y reductora de Fe(III) que en presencia de oxígeno es capaz de ceder electrones a un electrodo. La cepa 3.2 Sup5 ha sido aislada de Rio Tinto, un río localizado en el sur de España que mantiene un pH constante de 2.3 y que posee una elevada concentración de metales pesados (Fe, Cu, Zn, As, Mn, Cr, etc).

La alta concentración de Fe procede de la biooxidación de la pirita. Los microorganismos que participan en el ciclo del hierro en ese ecosistema son Leptospirillum spp. (oxidadores aerobios del hierro), Acidothiobacillus ferrooxidans (puede oxidar el Fe en presencia de oxígeno y reducirlo anaeróbicamente) y Acidiphilium spp. (puede usar el Fe(III) como aceptor final de electrones a la vez que utiliza compuestos orgánicos como dador de electrones).

En el trabajo de Malki et al. se describe que Acidiphilium sp. cepa 3.2 Sup5 es capaz de colonizar electrodos de grafito utilizando la glucosa como fuente de carbono y el oxígeno como aceptor redox.

Además, este microorganismo es capaz de transferir electrones al electrodo gracias a la oxidación de la glucosa. La transferencia se produce gracias a un contacto directo del microorganismo con el electrodo.

Un aspecto novedoso es que la bacteria presente en el ánodo sólo opera a bajo pH, a diferencia de lo que ocurre en otras biopilas descritas que operan a pH neutro. Las corrientes generadas en el electrodo fueron de 3 A/metro cuadrado, unas 3 veces más elevadas que las obtenidas por Geobacter sulforreducens en el electrodo de grafito.

Comentarios

1. wilson sanga - julio 4, 2008

nesecito mas informacion sobre esto

2. Manuel - julio 4, 2008

Wilson bienvenido al blog. Tanto en este como en el artículo anterior: https://oldearth.wordpress.com/microbios-en-accion/bacterias-productoras-de-electricidad/ hay referencias. Para mayor información consultalas.

Saludos

3. john carlos sanchez - mayo 22, 2009

me parece conoceer a wilson eres de puno vdd? bueno yo tmb estoy muy interesado en esta bacteria (G.sulfurreducens)porfavor pasenme unos links o emails de biologoas o personas especializadas en esto porq tmb me interesa hacer estudios sobre ellas muy agradecido

4. Maria del Carmen Lopez - agosto 7, 2013

Hola, me encantaría saber qué equipo se requiere para hacer el análisis del agua de nuestros ríos más cercanos y dónde se consiguen comercialmente los elementos para elaborar las pilas. También sería interesante conocer más acerca del proceso mediante el cual estas bacterias purifican el agua. Yo vivo en México. Muchos saludos.


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