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SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA UTILIZANDO COMO MATERIA PRIMA LOS DESECHOS ORGÁNICOS. DR. ADRIÁN RODRÍGUEZ GARCÍA MÉXICO PRIMER FORO IBEROAMERICANO DE CIENCIAS PARA LAS ENERGÍAS 12/Junio/2012

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12/Junio/2012   DR.  ADRIÁN  RODRÍGUEZ  GARCÍA   MÉXICO   PRIMER  FORO  IBEROAMERICANO  DE  CIENCIAS  PARA  LAS  ENERGÍAS   1.  ProblemáJca   Gran importancia en el mundo   Problemas ambientales   Tema de interés   Uso excesivo de combustibles fósiles provocan serios problemas de contaminación ambiental y el calentamiento global de la tierra. 1.  ProblemáJca  

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SISTEMAS  DE  PRODUCCIÓN  DE  ENERGÍA  

UTILIZANDO  COMO  MATERIA  PRIMA  LOS  DESECHOS  

ORGÁNICOS.  

DR.  ADRIÁN  RODRÍGUEZ  GARCÍA  

MÉXICO  

PRIMER  FORO  IBEROAMERICANO  DE  CIENCIAS  PARA  LAS  ENERGÍAS  

12/Junio/2012  

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1.  ProblemáJca  

Impacto sobre la continuidad de la vida en un ambiente equilibrado mediante el desarrollo sostenible

Problemas ambientales  

Tema de interés  

Gran importancia en el mundo  

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1.  ProblemáJca  

Uso excesivo de combustibles fósiles provocan serios problemas de contaminación ambiental y el calentamiento global de la tierra.

Creciente demanda de energía en el mundo

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2.  Necesidades  

Nuevas tecnologías de producción de energía que sean carbono-neutrales, que solo liberen el carbono recién fijado a la atmósfera. X

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3.  Los  procesos  

BIO-­‐  MASA  

Biohidrógeno  

Metano  Metanogénesis  

Bioelectricidad   MFC  

Celdas  de  combus=ble  

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Sistema  Aerobio  

                                   4.  MFC  

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Sistema  Anaerobio  

Basic  principles  of  wastewater  treatment.  IWA.  Marcos  von  Sperling.  2007.  

Energía  química  

Energía  eléctrica  

Aceptores  de  electrones  Spicos  en  reacciones  de  oxidación  en  el  tratamiento  de  aguas  residuales  (listados  en  orden  decreciente  de  liberación  de  energía)  

Condiciones   Aceptor  de  electrones  

Forma  del  aceptor  de  electrones  después  de  la  

reacción  Proceso  

Aerobias   Oxígeno  (O2)   H2O   Metabolismo  aerobio  

Anóxicas   Nitrato  (NO3-­‐)   Nitrógeno  gaseoso  (N2)   Desnitrificación  

Anaerobias  

Sulfato  (SO42-­‐)   Sulfuro  de  Hidrógeno  

(H2S)  Reducción  de  sulfatos  

Dióxido  de  carbono  (CO2)  

Metano  (CH4)   Metanogénesis  

                                   4.  MFC  

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hSp://mas=catedscience.wordpress.com  

MECANISMOS  DE  TRANSPORTE  DE  ELECTRONES  

1. Transferencia  directa  desde  la  pared  celular  microbiana  a  la  superficie  del  ánodo  

2. Empleo  de  una  biomolécula  secundaria  como  “lanzadora”  de  electrones  al  ánodo  

3. Transferencia  de  electrones  a  través  de  apéndices  conductores,  denominados  “nano  

cables”,  desarrollados  por  las  bacterias.    

                                   4.  MFC  

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Potenciales  REDOX  para  los  aceptores  de  electrones  en  la  respiración  microbiana.  

                                   4.  MFC  

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hSp://mybiotechblog.wordpress.com/2008/05/07/bacteria-­‐energy-­‐source-­‐of-­‐the-­‐future/  

EJEMPLOS  DE  CCM   PRINCIPIO  BASICO  

                                   4.  MFC  

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hSp://www.gizmag.com/go/3991/  

APLICACIONES  DE  LAS  CCM  

 

ü Biosensores  

ü Biorremediación  

ü Desalinización  de  agua  

ü Tratamiento  de  aguas  

residuales.  

VENTAJAS  DE  LAS  CCM  

 

q Conversión   DIRECTA   de   energía  química  a  eléctrica:  ALTA  EFICIENCIA  

q Operación   en   diferentes   rangos   de  temperatura  

q No   necesita   energía   (aireación  pasiva)  

q En   el   Tratamiento   de   aguas  residuales,   se   dispone   de   una   gran  var iedad   de   combusJbles ,   en  canJdades   “ilimitadas”,   permi=endo  la    producción  de  energía.  

                                   4.  MFC  

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Sustrato   Cultivo   Tipo de electrodo   Mediador redox  

Densidad de potencia

mW.m2  

Eficiencia coulombica

(%)  

Lactato   Shewanella Oneidensis   Grafito   Ferrocianuro

potásico 3600   89  

Agua residual

doméstica

Bacterias presentes en

aguas residuales  

Grafito Plano   No   24   3 - 12  

 

Glucosa   Cultivo mixto   Papel

Carbón Hexacianoferrato

de potasio   24   2.4  

Acetato  

Bacterias presentes en

agua residual doméstica  

Papel Carbón   No   286 ±3   65  

Glucosa  

Bacterias presentes en

agua residual doméstica  

Papel  Carbón   No   494   9-­‐12  

Acetato   Lodos activados   Papel

Carbón   No   0.097   63 - 78  

Glucosa  

Bacterias presentes en

agua residual doméstica  

Papel Carbón   No   262   40 - 55

 

                                   4.  MFC  

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El   desempeño   de   las  MFC   esta   limitado   por   diversos   factores,   que   evitan   la  comercialización  de  esta  tecnología  y  que  la  clasifican  como  una  tecnología  en  desarrollo:  

ü     Resistencia  interna  derivada  de  la  transferencia  de  protones        ü     El  escalamiento  del  proceso  

                     5.  PerspecJvas  

Las  celdas  microbianas  de  combus=ble  son  una  prometedora  tecnología  para  la  generación  de  energía  eléctrica  en  un  corto  plazo.        

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U=lizando   mutagénesis   e   incluso   tecnologías   de   DNA   recombinante   se  pudieran  crear  algunas  cepas  de  microorganismos  que  cumplan  con  todas  las  funciones   requeridas  de  manera  op=ma  para  el  desarrollo  de  bioelectricidad  en  MFC.  

                     5.  PerspecJvas  

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La   producción   de   bioelectricidad   junto   a   otras   tecnologías   de   producción   de  energía  limpia  de  fuentes  renovables  de  segunda  y  tercera  generación  se  perfila  como  una  gran  alterna=va  para  el  proceso  de  transición  de  energía    

                     6.  Conclusiones  

Esto  debe  desarrollarse     lo  más  pronto  posible  para  evitar   los  efectos  adversos  que  la  crisis  energé=ca  y  el  calentamiento  global  representan.  

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Gracias…      

Dr.  Adrián  Rodríguez  García    

[email protected]    

+52  (442)  211  6046          

CIDETEQ,  S.C.  www.cideteq.mx