¿Veremos coches eléctricos cargados con orina?
Actualmente habitan el planeta más de 7.000 millones de personas, lo que representa un promedio aproximado de 10.500 millones de litros de orina humana que se producen y que se desperdician cada día.
Es el equivalente a 4.200 piscinas de tamaño olímpico, si alguien las contara. De hecho algunos científicos lo hacen y, si tuvieran la oportunidad, este desecho humano no se desperdiciaría más.
Una de las respuestas podría estar en los métodos que se están desarrollando para generar energía a partir de una fuente tal vez inesperada.Alrededor de una séptima parte de la población carece de acceso a servicios básicos de electricidad y, ya que la oferta mundial de petróleo disminuye lentamente y el carbón sigue acumulando gases de efecto invernadero, los científicos buscan soluciones para proveer de energía al mundo con prácticas más renovables y sostenibles.
El año pasado, un grupo de investigadores de Bristol Robotics Laboratory en el Reino Unido demostró que podían cargar un teléfono móvil con orina humana.
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Su dispositivo utiliza lo que se conoce como celda de combustible biológica o MFC (por sus siglas en inglés), que generó la energía suficiente para que un teléfono inteligente enviara mensajes de texto, navegara por Internet y pudiera realizar llamadas cortas.
Pero los investigadores creen que en un futuro podrían ayudar a dar electricidad a viviendas, edificios e incluso pueblos enteros que están fuera de las redes eléctricas.
Una celda de combustible biológica es esencialmente un convertidor de energía que utiliza bacterias de la naturaleza para descomponer materia orgánica, y así produce electrones que se convierten en energía.
Es un sistema de autorrenovación, ya que cuantos más desechos comen los microbios, más energía puede generar el sistema y por más tiempo.
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| Hacer pipí puede generar mucho más que aliviar una necesidad fisiológica, según varios proyectos científicos. |
Las celdas de combustible biológicas (CCB) son uno de los medios más eficientes de conversión de residuos en energía.
Células más pequeñas
Según Ani Vallabhaneni, cofundador de Sanergy, una empresa start-upque convierte los desechos humanos en energía y fertilizantes en los barrios pobres de Kenia, los digestores de biogás comunes (que convierten los desechos en gas metano principalmente) poseen aproximadamente un 35% de eficiencia en términos de captación de energía en el interior de los residuos.
Las CCB, según los expertos, tienen más de 85% de eficiencia.
La investigación sobre las CCB no es nada nuevo. Su origen se remonta a hace más de un siglo. Pero los métodos han avanzado de forma irregular desde entonces.
En la década de 1960, la NASA comenzó a intentar usar celdas de combustible biológicas en el espacio para generar energía a partir de cáscara de arroz.
En los '80, los científicos empezaron a investigar si estas células podrían ayudar a dar energía a los países en desarrollo.
Y a partir de 2000, esta área de investigación realmente tomó fuerza.
Ioannis Ieropoulos, el investigador principal de Bristol detrás del teléfono cargado con orina, y su equipo han trabajado en esta tecnología desde el año 2002.
Los científicos de Bristol consiguerion cargar un teléfono móvil con energía de la orina.
Pero su reciente avance surgió gracias a un nuevo enfoque, que consiste en agrupar una serie de celdas de combustible biológicas pequeñas.
"[Ieropoulos] está rediseñando la celda de combustible para hacerla más pequeña y agrupar más celdas, y así obtener más electrones", dice Carl Hensman de la Fundación Bill y Melinda Gates, que financia la investigación de Ieropolous.
Tratamiento de aguas
Entonces, ¿podría la energía obtenida del pipí ser realmente la energía del futuro? ¿Y puede ser una solución no sólo para los países desarrollados, sino también para los miles de millones de personas alrededor del mundo que no tienen acceso a la electricidad?
En la actualidad los mayores obstáculos radican en costos, escala y salida.
A nivel comercial, estos sistemas podrían aplicarse a las plantas de tratamiento de aguas residuales, ahorrando enormes costos mediante la recuperación eficaz de energía, durante el proceso de tratamiento de orina y retroalimentando el sistema.
En una escala menor, para uso en el hogar o la oficina, aún no producen la suficiente electricidad a partir de la orina como para justificar el espacio y los gastos. Para lugares sin grandes sistemas industriales, pero con necesidad tanto de energía como de agua potable, es otra historia.
"Hay una gran cantidad de investigación básica en proceso, mucho aún por desarrollar. Creo que puede lograrse, pero el costo debe ser realmente bajo", dice Korneel Rabney, presidente de la Sociedad Internacional de Electroquímica y Tecnología Microbiana (ISMET, por sus siglas en inglés).
Rabney estima que si una caja de un metro cúbico que contiene un sistema agrupado de celdas de combustible biológicas se instalara en un pueblo de 2.500 personas, y toda su orina se canalizara constantemente a través de ella, podría generar una corriente constante de alrededor de 500 vatios.
Esto equivaldría a 12 kilovatios-hora de energía por día aproximadamente, o lo suficiente para encender un foco estándar de 50 vatios por más o menos 240 horas.
En la actualidad, este tipo de sistema podría costar entre US$5.000 y US$10.000. Si bien este es un valor importante, duraría por un tiempo increíblemente largo, dice Rabney, "porque estos organismos en el interior se autorrenuevan. Siempre y cuando se alimenten de aguas residuales, las bacterias son felices".
Sin duda, hoy en día los paneles solares pueden ofrecer más energía por unidad a ese costo, pero su vida productiva es corta y no serían capaces de limpiar las aguas residuales.
Los investigadores del laboratorio de robótica de Bristol están dispuestos a bajar el costo por unidad. Construyeron su prototipo para el teléfono móvil con unos pocos cientos de libras y en dos años esperan tener un prototipo más económico que se pueda fabricar con materiales disponibles localmente en cualquier parte del mundo.
"Siempre y cuando se alimenten de aguas residuales, las bacterias son felices."
Korneel Rabney, presidente de ISMET
"Tenemos que ser realistas", dice Ieropoulos, "no podemos estar promoviendo una tecnología que no se pueda implementar en un país pobre".
"No se puede esperar que un ingeniero químico esté presente en todas las aldeas. Tiene que ser simple, sólido, de larga vida, y con capacidad de autorreporte", coincidió Rabney.
Pero aunque el simple hecho de hacer pipí puede ayudarnos a hacer llamadas telfónicas por primera vez en la historia, no espere que su próximo inodoro venga con cargadores incorporados. Al menos no todavía.
Otras investigaciones
Las celdas de combustible biológicas pueden ser prometedoras, pero no son la única manera de liberar la energía de nuestra orina.
La orina se compone de aproximadamente 98 % de agua, y 2 % de urea, que a su vez se compone de átomos de carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno.
Gerardine Botte, investigadora de la Universidad de Ohio, desarrolló recientemente la GreenBox (Caja Verde), un aparato que extrae el hidrógeno de la urea a través de un proceso llamado electrólisis microbiana.
La electrólisis utiliza una descarga de electricidad para dividir la urea en átomos de hidrógeno y de oxígeno y luego captura el hidrógeno para producir energía. El nitrógeno se puede utilizar para fertilizantes artificiales.
A diferencia del sistema CCB de Ieropoulos, que simplemente genera electricidad a partir de bacterias, el proceso de Botte requiere una fuente constante de energía: la descarga para dividir las moléculas y producir hidrógeno.
"Si tuviera un edificio de 300 personas, necesitaría probablemente una caja de alrededor de un kilovatio de energía para limpiar el agua", explica Botte. "No se puede obtener más energía que la que se puso. El hidrógeno sólo tendría una eficiencia de 40% aproximadamente. Se está recuperando el 40% de la energía que se utiliza para limpiar la orina."
Como resultado, en este proceso se trata más de captar la energía no usada en la orina durante el proceso de purificación que de crear una nueva fuente de energía renovable.
Sin embargo, obtener hidrógeno con grado de combustible al descontaminar (eliminando el amonio) aguas residuales puede ahorrar enormes costos de energía, por lo que los beneficios potenciales son claros.
"La contribución más importante es el despliegue de estas cajas en plantas de tratamiento de agua en donde ya estamos usando energía para limpiar el agua", dice Botte.
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