Celdas microbianas productoras de bioelectricidad aplicadas al tratamiento de aguas ácidas: Evaluación de electrodos y cultivos microbianos

Las celdas microbianas de producción de Electricidad o Microbial Fuel Cell (MFC) están basados en la conversión microbiana de reacciones de óxido reducción en energía eléctrica. La mayoría de estudios en MFC son a pH neutro con sustratos orgánicos. El procesamiento de sulfuros puede liberar metales y compuestos reducidos de azufre (RISCs) tales como tiosulfato (S2O32-) y tetrationato (S4O62-) en las aguas de procesamiento minero. Las reacciones biológicas, que se dan de manera natural, van a producir la oxidación de los RISCs y disolución de metales, generándose la producción de aguas acidas. El objetivo de este estudio es examinar el tiosulfato como donador de electrones en el ánodo de una MFC, en condiciones acidas. Inicialmente, se determinara la oxidación de tiosulfato por microorganismos lixiviantes en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. A continuación, se montaran 2 cámaras de flujo MFC para determinar la bioelectricidad producida por la oxidación de tiosulfato. Se probaran 2 tipos de electrodo: grafito y grafito pirolitico altamente orientado (HOPG) y 2 catolitos diferentes: iones Cu2+, y ionesFe3+. Finalmente, se analizaran las comunidades microbianas de los cultivos originales y las presentes en los electrodos. Se espera demostrar que el tiosulfato va a permitir la generación de bioelectricidad a partir de tiosulfato produciéndose una bioremediacion y/o recuperación de elementos valiosos. En el primer hito se logró la coordinación entre los miembros del equipo, lo que nos permitio concretizar la compra de equipos y materiales requeridos, formalizar los vínculos de los tesistas así como los proyectos de tesis de cada uno. Asimismo, para el desarrollo del proyecto, se seleccionaron 18 cepas de cultivos microbianos que han sido desarrollados en sulfuros, 9 de los cuales fueron cepas puras de actinomicetos y 9 son cultivos mixtos o parcialmente purificados de microorganismos acidofilos. Estas bacterias han sido desarrolladas en sulfuro y posteriormente han sido reinoculadas en diferentes medios de cultivo con la finalidad de definir el medio más favorable. Las cepas de actinomicetos no han desarrollado en tiosulfato. Los cultivos mixtos o parcialmente purificados de microorganismos acidofilos, han sido capaces de iniciar su desarrollo a partir de tiosulfato. En el segundo hito, se obtuvieron cultivos microbianos que de manera estable han sido capaces de crecer en tiosulfato en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Asimismo, se han desarrollado estos microorganismos en acetato, como fuente alternativa de crecimiento de los microorganismos en condiciones acidas en anaerobiosis y aerobiosis. Algunos cultivos mixtos seleccionados han desarrollado en medio solido formando colonias, se está continuando en el proceso de aislamiento. Además, se obtuvieron los insumos y reactivos necesarios para la construcción de celdas microbianas empleando acrílico, se han construido celdas microbianas con electrodos de fieltro de grafito y HOPG y se ha empleado para el paso de protones: membranas Naflon y puente salino como alternativa. Se han montado 03 técnicas quimicas para dosar ion ferroso, cobre y sulfato. En el tercer hito se van a iniciar las pruebas de funcionamiento y monitoreo de las celdas microbianas empleando los cultivos seleccionados.