Dinámica del nitrógeno en celdas microbianas de combustible funcionando con purines porcinos.
Existe poco conocimiento en la utilización de purines porcinos como fuente de electrones en reactores MFC. Los estudios preliminares realizados en el Deltares/TNO en colaboración con el Centro Tecnológico GIRO han mostrado que la utilización de purines ganaderos para la producción directa de electricidad en MFC es factible.
Sin embargo, es necesaria una mayor investigación para que esta tecnología sea aplicable a escala real para la generación comercial de electricidad. La mejora de aspectos como son los materiales utilizados para la construcción del ánodo, el diseño del biorreactor o la comprensión de la interacción entre poblaciones microbianas implicadas en el proceso mediante el empleo de técnicas de ecología microbiana molecular permitirá aumentar el conocimiento básico del proceso MFC, y por lo tanto, mejorar la producción de energía en base a un amplio espectro de residuos orgánicos. Otros estudios recientes han mostrado que la tecnología MFC puede ser utilizada para tratar la fracción líquida de purines porcinos al mismo tiempo que generar energía (Minet al., 2005; Kim et al., 2008a). También se ha probado que la reducción de demanda química de oxígeno (DQO) está asociada con una importante reducción de amonio de forma abiótica mediante difusión a través de la membrana de intercambio iónico. De hecho, el material de la membrana es un punto clave para el control de la difusión, oxidación y/o volatilización de amonio en la cámara catódica (Kim et al., 2008b; Virdis et al., 2008).
Aunque se han realizado ensayos con membranas construidas en base a diferentes materiales en MFCs tratando residuos orgánicos de alta carga, la comparación de los resultados según materiales utilizando el mismo substrato orgánico complejo (aguas residuales o fracción líquida de purines porcinos) no ha sido realizada hasta el momento. Además, la mayor parte de los estudios realizados con residuos orgánicos de alta carga solo se han centrado en la producción de electricidad, prestándose poca atención al impacto de las dinámicas de la
comunidad microbiana y el nitrógeno en el funcionamiento del biorreactor.
El principal objetivo del presente proyecto es el desarrollo de una nueva MFC para el tratamiento de la fracción líquida de purines porcinos. La operación del biorreactor se centrará simultáneamente en la producción de electricidad a partir de la materia orgánica y la reducción del contenido en nitrógeno.
- Evaluar la aplicabilidad técnica y económica, e incrementar el conocimiento, en el campo del tratamiento de purines porcinos en biorreactores MFC.
- Caracterización de las poblaciones microbianas presentes en la celda anódica mediante técnicas independientes de cultivo (PCR-DGGE, ARDRA, qPCR) y de microbiología clásica.
- Caracterización electroquímica de MFC para incrementar la eficiencia y producción eléctrica.
- Estudio de la dinámica del nitrógeno durante el funcionamiento de una MFC y desarrollo de estrategias integradas de reducción de nitrógeno (stripping-absorción y MFC-NDN).
- Implementación de un modelo matemático para la simulación del proceso MFC para la identificación de puntos críticos en la producción de electricidad y la predicción del comportamiento del nitrógeno.
- Expedient: CTM2009-12632(subprograma TECNO)
- Entitats participants: GIRO CT, Universidad de Lleida, TNO/Deltares(Holanda).
- Investigador Principal: del GIRO, Marc Viñas
