Altaba Sastre, Raúl

Universitat Autònoma de Barcelona. Facultat de Biociències

Diposit Digital de Documents de la UAB

Piles de combustible microbianes pel tractament d’aigua residual Raúl Altaba Sastre INTRODUCCIÓ Una MFC típica consta de: un ànode, un càtode, un sistema d’intercanvi de protons i un circuit elèctric (Fig.1).  En la cambra anòdica els microorganismes oxiden la matèria orgànica continguda en el combustible, en diòxid de carboni, protons i electrons. En absència d’acceptor final d’electrons, els bacteris utilitzen la superfície del ànode per transferir els electrons derivats del seu metabolisme. Els electrons flueixen pel circuit elèctric cap al càtode gràcies a la diferencia de potencial elèctric, mentre que els protons travessen la membrana per gradient electroquímic. En la cambra catòdica es redueix químicament l’acceptor final d’electrons, com l’oxigen.       La seva avaluació es realitza mitjançant l’anàlisi de la corba de polarització (Fig 2). Aquesta representa el voltatge en funció del corrent i es genera mesurant el corrent (I) a diferents voltatges (Ecel). La corba de potència (P) s’obté a partir de la corba de polarització.   APLICACIÓ AL TRACTAMENT D’AIGÜES RESIDUALS DOMÈSTIQUES La millor ubicació d’una MFC en una estació de depuració d’aigua residual es situa en la fase de tractament biològic (Fig. 3):                           Figura 3. Esquema bàsic de la ubicació de la MFC en una EDAR.  CONCLUSIONS Avantatges: - Generació d’energia elèctrica amb depuració simultània de les aigües residuals. - No requereix aeració forçada del càtode . - Menor quantitat de generació de fangs.  Desavantatges: - Baixes eficiències coulómbiques  utilitzant aigua residual.  - Disminució de la densitat de potència volumètrica al augmentar el volum de la cambra anòdica.      POTENCIAL DE LA TECNOLOGIA                                                    500L·d-1 d’aigua residual domèstica                                                                                300 mg DQO·L-1        14,7kJ·gDQO-1        1 persona            Habitatge (4 persones)        Població (100.000habitants)          P = 100 W                               P = 2,6 MW                          ESTALVI ANUAL   CONSIDERACIONS DEL ESCALAT Dissenys escalables MFC de cassets d’elèctrodes               MFC tubular modulable                                                                           Bona relació àrea específica de càtode Doblant la mida del càtode es pot predit un increment de potència del 62%, mentre que només un 12% per a la mida del ànode (Fig. 6).         Reptes: - Valorar la implicació de cada variable al sistema per predir les conductes del sistema.  - Millorar l’eficiència de tractament i energètiques del sistema aplicat. - Optimitzar un disseny escalable per a l’aplicació real. Les piles de combustible microbianes (MFC, Microbial fuel cell) són una biotecnologia molt innovadora capaces de obtenir energia verda a partir de les aigües residuals. Tenen el potencial per acoblar-se a les infraestructures existents per a la depuració d’aigua, a més de poder instal·lar-se en zones on no es disposa de la infraestructura necessària per generar electricitat. Per això, les piles de combustible microbianes podrien ser la solució als problemes que s’enfronta la societat actual: la crisis energètica i la disponibilitat de l’aigua.  MICROBIOLOGIA  AMBIENTAL APLICADA 4.410.000€ 1760€ Figura 4.  A) Componen un casset elèctrode. B) MFC tipus “cassette-electrode” C) Disseny experimental. REF.: modificat de Miyahara et al. 2012  Figura 5. A) Secció longitudinal i transversal. B) MFC tubular modulable C) connexió en sèrie del mòduls.  REF.: modificat de Kim et al. 2009 Figura 6. Densitat de potencia en funció d’àrea específica de superfície de càtode per: (WW) aigües residuals i (others) MFC “cassette-electrode”. REF.: Cheng et al. 2011  Figura 1. Esquema general d’una MFC.  REF.: Rabaey et al. 2005 Figura 2. Corba de polarització(_) i potència(..). REF.: Watanabe 2008  

Piles de combustible microbianes pel tractament d'aigua residual

http://ddd.uab.cat/pub/tfg/2013/113170/TFG_raulaltabasastre.pdf

Piles de combustible microbianes pel tractament d'aigua residual

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Diposit Digital de Documents de la UAB