Suena tan perfecto que es casi increíble: agregar bichos a los desperdicios de las comidas y aguas residuales para obtener combustible de hidrógeno.

Ahora, con la ayuda de un simple cepillo de acero inoxidable, las celdas de electrolisis microbiana (MECs) han dado un paso hacia adelante. El cepillo de acero puede utilizarse para reemplazar el platino (muy caro) que suele usarse en el cátodo de la celda de electrolisis. Así, los costes se reducen en más del 80%.

El hidrógeno es un combustible atractivo, y ambientalmente sano puesto a que cuando se quema solo genera agua como producto residual. Los MECs controlan los electrones producidos por ciertas bacterias cuando éstas se alimentan de material biodegradable. Las bacterias se sientan sobre un electrodo – el ánodo – mientras metabolizan materia orgánica en una cámara sin oxígeno. Como no son capaces de reaccionar con el oxígeno, los electrones viajan del ánodo al contra-electrodo – el cátodo – donde se combinan con los protones para formar hidrógeno.

A fines de 2007, un equipo liderado por Bruce Logan, profesor Kappe de ingeniería ambiental en la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos), mostró que podía mejorar la eficiencia de este proceso al agregar un pequeño toque de electricidad (0,25 voltios) en el cátodo. Hasta ahora, sin embargo, los investigadores han tenido que utilizar un catalizador de platino para que el proceso fuera lo suficientemente rápido.

“La necesidad de utilizar un catalizador de metal precioso ha retrasado el desarrollo de la técnica, pero ahora hemos encontrado una manera de lograrlo sin el platino”, sostiene Logan.

Comparado con el platino, que actúa como un catalizador efectivo cuando una fina capa se aplica sobre un pedazo liso de tela de carbono, un simple trozo de acero inoxidable es dos tercios menos efectivo. Pero cuando el equipo de Logan incrementó el área de la superficie del cátodo de acero inoxidable al reacomodar el material en forma de cepillo de cerdas de alta densidad, los índices de producción de hidrógeno aumentaron a valores que eran iguales o mayores de aquellos de los cátodos de platino. Y mientras que el cátodo de platino cuesta alrededor de quince centavos de dólar, el cepillo de acero inoxidable cuesta sólo tres.

Logan espera que una mayor modificación de la química del cepillo mejorará los resultados aún más. “Ahora sabemos más acerca de qué tipos de acero inoxidable funcionan mejor,” declara. “Y también queremos minimizar las burbujas de hidrógeno que se quedan atrapadas entre las cerdas puesto a que esto puede hacer la recuperación del gas menos eficiente”.

También hizo énfasis en que una gran área de superficie no es todo. Un cepillo fabricado de carbono con un área más grande de superficie realizó el trabajo 14 veces peor que el núcleo desnudo del cepillo de acero. Y cuando los investigadores cortaron el cepillo por la mitad para permitir una separación menor entre los dos electrodos, obtuvieron mejores resultados que con el cepillo entero, a pesar de haber perdido la mitad del área de superficie.

Lars Angenent, profesor asociado de ingeniería biológica y ambiental en la Universidad Cornell, dice que todavía existen desafíos muy grandes, y sostiene que el efecto de poner espacio entre los electrodos va a ser una de las limitaciones más grandes de la tecnología MEC. “Yo creo que este trabajo es genial, pero la siguiente pregunta es, ¿se podrá mejorar todavía más para que llegue a ser económico”? se pregunta Angenement. “En un sistema más grande, mover los iones a través de un líquido entre el cátodo y el ánodo es más difícil, así que se producirá menos hidrógeno por unidad de volumen”.

Patrick Hallenbeck, profesor de bacteriología de la Universidad de Montreal en Canadá, concuerda con Angenent en que mejorar el método será todo un desafío. Sin embargo, él cree que sin la limitación del platino, la perspectiva de la MEC es buena: “Al mostrar que el platino puede reemplazarse efectivamente por el acero inoxidable, el grupo de Logan ha logrado superar una barrera crítica. Estos dispositivos se describieron hace solo cuatro años y ha habido un progreso tremendo desde entonces. Un mayor desarrollo podría acelerar los dispositivos MEC dentro del reino de la aplicación práctica”, concluye Hallenbeck.