ARTÍCULOS DE REVISIÓN
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
AVANCES EN EL TRATAMIENTO
DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA
EN CELDAS DE COMBUSTIBLE MICROBIANAS:
UNA REVISIÓN
ADVANCES IN THE TREATMENT OF FOOD WASTEWATER FOR
THE PRODUCTION OF BIOENERGY IN MICROBIAL FUEL CELLS:
A REVIEW
Ximena Duche Y.
1
, Raúl Bahamonde S.
1
*
Recibido: 01 de octubre 2020 / Aceptado: 18 de febrero 2021
DOI: 10.26807/ia.vi.193
Palabras claves: Agua residual alimenticia, celdas de combustible
microbianas, contaminación ambiental, densidad de potencia.
Keywords: Food wastewater, microbial fuel cells, environmental
contamination, power density.
RESUMEN
La industria alimenticia a nivel mundial es una de las industrias con mayor
impacto en el medio ambiente, por la alta cantidad de aguas residuales que
1 Universidad Central del Ecuador, Facultad de Ciencias Químicas Laboratorio de Energías Reno-
vables y Catálisis, Ecuador, Quito. (txduche@uce.edu.ec; *correspondencia: rabahamonde@uce.
edu.ec).
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InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
desecha y por el alto contenido de materia orgánica en estas aguas. El uso de
tecnologías que permitan tratar estas aguas y generar energía simultá nea mente
surge como una alternativa eficiente contra el problema de contami nación.
Las celdas de combustible microbianas constituyen una alternativa eficaz para
el tratamiento de aguas residuales industriales por su alta capacidad de remo-
ción de materia orgánica y posterior generación de energía. Este documento
revisa los últimos avances que se han realizado entorno al empleo de esta tec-
nología en el campo de la industria alimenticia. El principal objetivo de esta
revisión es describir los componentes y arquitecturas utilizadas en las celdas
de combustible microbianas y como estos inciden en la producción de elec-
tricidad y en la remoción eficiente de materia orgánica en aguas residuales
de industria alimenticia. A su vez, se exploran los principales sustratos (tipo
de agua residual) utilizados en la generación de mayor eficiencia energética.
Se presentan los futuros retos y las perspectivas que permitan mejorar el uso
de esta tecnología en el tratamiento de agua residual de la industria alimen-
ticia y el aprovechamiento de la energía eléctrica que los microorganismos
generan en el proceso de oxidación de materia orgánica.
ABSTRACT
The food industry is one of the most environment impact industries in the
world due to the high amount of wastewater it discharges and the high content
of organic matter in this water. The use of technologies to treat wastewater and
generate energy simultaneously emerges as an efficient alternative to the pro-
blem of pollution. Microbial fuel cells are an effective alternative for the treat-
ment of industrial food wastewater due to their high organic matter removal
and subsequent energy generation. This work reviews the latest developments
in the use of microbial fuel cells in the food industry. The main objective of
this review is to describe the components and architectures used in microbial
fuel cells and see how they affect the production of electricity and the efficient
removal of organic matter in food industry wastewater. At the same time, the
main food wastewater substrates (type of wastewater) used in the generation
of higher energy efficiency are explored. In other words, it presents the future
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
challenges and perspectives that will allow the improvement of the efficiency
in the treatment of the food industry's wastewater and the use of the electrical
energy that the microorganisms generate in the process of oxidation of organic
matter.
INTRODUCCIÓN
En las últimas décadas, la industria
alimenticia ha llegado ser el tercer
usuario más grande de agua después
del petróleo refinado, metales pri -
marios e industria química (Tekerle -
ko poulou, Economou, Tatoulis,
Akra tos, & Vayenas, 2020). Esto se
debe por la alta demanda de alimen -
tos a nivel mundial, lo cual convierte
a esta industria en uno de los sectores
productivos de mayor impacto sobre
el medio ambiente, por su alto con-
sumo de agua y por la inevotable
produc ción de grandes volúmenes de
aguas residuales (Abdallh, Abdelha -
lim, & Abdelhalim, 2016).
Las aguas residuales derivadas de los
diferentes sectores de la industria ali-
menticia presentan valores signifi -
cativos de demanda química y
bio lógica de oxígeno. Esto es cau-
sado por el alto contenido de materia
orgánica, sólidos disueltos y suspen -
didos (incluidos aceites, grasas, gra -
sas), nutrientes como nitrógeno
(incluyendo amoníaco), fósforo y mi -
nerales (Tekerlekopoulou, Econo -
mou, Tatoulis, Akratos, & Vayenas,
2020). Además, estos vertidos se ca-
racterizan por tener un alto nivel de
bio-degradabilidad y ausencia de
productos químicos tóxicos, lo que
los distinguen de las aguas resi duales
municipales e industriales (Emara,
Abd El-Razek, & Sayed Ahmed,
2017). Es así que el trata miento de
aguas residuales juega un papel im -
portante para reducir la contamina -
ción ambiental. Sin embargo, se
estima que, del total de aguas resi -
duales, solo un 3 % de estos efluentes
son tratados (Solano, 2011).
El emplear un método para el tra -
tamiento de aguas residuales más
amigable con el medio ambiente, a
comparación de los métodos con -
vencionales, ha permitido despertar
el interés en el uso de las celdas de
combustible microbianas. En la ac -
tua lidad, el empleo de métodos con-
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InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
vencionales para el tratamiento de
aguas residuales de la industria ali-
menticia, resulta ser la opción más
utilizada ya que esta tecnología
emergente no es muy conocida por
esta industria. A nivel global, son es-
casas las investigaciones que apor-
tan información de tratamiento de
aguas residuales provenientes de la
industria alimenticia mediante el uso
de celdas de combustible microbia-
nas (MFC´s, por sus siglas en inglés).
Por estas razones, el presente trabajo
aporta con información, avances de
esta nueva tecnología en el trata-
miento de aguas residuales alimen-
ticias. Así, como el aporte para
investigaciones futuras de la posible
aplicación de esta nueva tecnología
a escala industrial.
METODOLOGÍA
Aguas residuales alimenticias y su
impacto ambiental
Actualmente, la alta demanda mun -
dial de agua genera una gran preo -
cupación por la sostenibilidad del
medio ambiente. La industria cum-
ple un papel importante en este
tema, y se estima que la demanda
mundial de agua para la producción
industrial aumentará mu cho más
que en cualquier otro sec tor, al -
canzando un incremento de aproxi -
madamente 400 % hasta el año
2050. La mayor parte de este au -
mento se producirá en las econo -
mías emergentes y en los países en
desarrollo (WWAP, 2015). Con la
continua demanda de agua por la in-
dustria, la cantidad de aguas resi -
duales producidas y su carga total de
contaminantes aumentará progresi -
vamente en todo el mundo. Sumado
a esto, las cifras demuestran que más
del 80 % de las aguas residuales del
mundo, y más del 95 % en algunos
países menos desarrollados, son de-
sechadas al medio am biente sin tra-
tamiento previo (WWAP, 2017).
La industria alimenticia es conside -
rada una de las industrias de mayor
impacto sobre el medioambiente,
debido a la cantidad de procesos
productivos y los subproductos (bio -
masa residual) que genera (Restrepo,
2012). Para todos estos procesos se
deben utilizar grandes cantidades de
agua de buena calidad, empleada en
los procesos de lavado, limpieza y
desinfección; actividades que hacen
de esta industria una de las de mayor
generación de aguas residuales con
alta carga de contaminantes orgáni -
cos (Seijas, 2010).
Dentro de los residuos orgánicos de
estos vertidos están grasas, proteínas,
sales, sólidos suspendidos y sólidos
disueltos, siendo los responsables de
la alta demanda química de oxígeno
(DQO, por sus siglas en inglés) y la
alta demanda bioquímica de oxíge -
no (DBO, por sus siglas en inglés)
(Solano, 2011). Estas altas con cen -
traciones de DQO y DBO favorecen
el fenómeno de eutro fización, pro -
ceso en el cual el exceso de nutrien-
tes provoca el crecimiento en
abundancia de algas que consumen
una elevada cantidad de oxígeno di-
suelto y aportan mate ria orgánica en
abundancia (iAgua, 2018), redu -
ciendo la probabilidad de vida acuá -
tica y la muerte por asfixia de la
fauna de estos ecosis temas (Centro
de Producción más Limpia, 2017).
Sumado a esto, las aguas residuales
de las industrias de lácteos, azuca -
reras, frutas, verduras, almidones,
carnes, entre otras, favo recen la for -
mación de bio-películas difíciles de
eliminar debido a que presentan
contaminantes biológicos, como las
bacterias (Pariente, 2017).
Celdas de Combustible Microbianas
(MFCs)
Las MFCs, son dispositivos que uti -
lizan bacterias como catalizadores
para oxidar materia orgánica e inor -
gánica y generar corriente (Logan et
al., 2006). Las MFCs transforman un
sustrato biodegradable directamente
en electricidad, con lo que se liberan
electrones, protones y CO
2
(Serment
et al., 2017). El sustrato que re -
quieren las MFCs es la materia orgá-
nica, la cual cumple el papel de
combustible (Pant et al., 2010). Una
celda de combustible microbiana,
como se observa en la Figura 1, está
compuesta por una cámara anódica
y otra cámara catódica, en medio de
las cuales se coloca una membrana
de intercambio de protones. En cada
una de las cámaras se encuentran
electrodos, el ánodo en la cámara
anaeróbica y el cátodo en la cámara
aeróbica. En la cámara anaeróbica
se suministra materia orgánica la
cual es oxidada por acción de un
microorganismo exoelectrogénico
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
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InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
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con producción de electrones y pro -
tones; los electrones producidos se
transfieren a través de un circuito ex-
terno a la cámara catódica. Simul -
táneamente, los protones produci-
dos en la cámara anódica migran
hacia la cámara catódica a través de
la membrana. En la cámara catódica
los electrones, protones y oxígeno se
combinan para producir agua (Reve -
lo, Hurtado, & Ruiz, 2013). Cada
una de estas reacciones (ecuaciones
1-2), que se producen en cada etapa
involucra una cantidad de energía
que globalmente se cuantifica como
la resistencia interna de la celda
(Gatti, Quiñones, & Milocco, 2016).
ÁNODO
Materia Orgánica CO
2
+ H
+
+ e
-
(1)
CÁTODO
O
2
+ 4H
+
+4e
-
→ 2H
2
O (2)
A) B)
Figura 1. Funcionamiento de MFCs, A) MFC de cámara doble B) MFC de una cámara
microorganismos
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
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Las reacciones que se llevan a cabo
(ecuaciones 3-5), cuando se utiliza
como sustrato acetato son las si-
guientes:
Ánodo: CH
3
COO
-
+ 2H
2
O→2CO
2
+7H
+
+ 8e
-
E°´= -0,29V (3)
Cátodo: O
2
+ 4H
+
+ 4e
-
→2H
2
O E°´= +0,82V (4)
°∆G= -847,60 kJ/mol fem=+1,11V (5)
Los potenciales estándares de reduc -
ción (E°´) ajustados, indican que la
reacción redox que combina la re-
acción del ánodo y cátodo presenta
un potencial de celda de +1,11V, a
pH 7, por lo que la reacción es ter-
modinámicamente favorable (Li et
al., 2018).
Las MFCs usualmente son fabricadas
en vidrio y acrílico. Los electrodos
que se utilizan son de diferentes ma-
teriales entre estos: platino, cobre y
grafito. El separador consiste en una
membrana que permite el paso de
los protones de la cámara anó dica
hacia la cámara catódica e impide el
paso de los electrones. Existen varios
tipos de membranas, entre estas la
más usada es la membrana de inter-
cambio de cationes (MIC, por sus si-
glas en inglés) o también conocida
como membrana de intercambio de
protones (MIP, por sus siglas en in-
glés), membrana de intercambio de
aniones, membrana bipolar, mem-
brana de microfiltración, membrana
de ultrafil- tra ción, fibra de vidrio,
membranas porosas, entre otras (Re-
velo, Hur tado, & Ruiz, 2013).
Además de la clásica MFC de doble
cámara, se tiene la variante que
consta solamente de una cámara (Fi-
gura 1B), donde se expone el cátodo
directamente al aire, convir tiéndose
en una celda más sencilla y de
menor costo, debido al aumento de
oxígeno involucrado en la reacción,
mejorando el rendimiento de gene-
ración de electricidad. En este tipo
de celda se puede colocar una MIC
o simplemente prescindir de esta
(Logan et al., 2006).
Celdas de combustible microbianas
como una alternativa en el trata -
miento de aguas residuales
Existe una amplia gama de tecno -
logías y técnicas en la literatura para
el tratamiento de aguas residuales de
la industria alimenticia. Entre estos
podemos mencionar los sistemas de
tratamiento fisicoquímicos, biológi -
cos (anaeróbico o aeróbico), hume -
dales artificiales, métodos electroquí-
micos, biorreactores de membrana,
procesos de oxidación avanzados o
sistemas híbridos. Sin embargo, al -
gunos se pueden aplicar a unidades
pequeñas, mientras que otros solo se
pueden aplicar a unidades más gran-
des, lo que constituye un problema
para la industria alimenticia. A esto
se suman los elevados costos que ge-
nera el empleo de estos méto dos
convencionales, debido a la can -
tidad de energía requerida y con ello
el uso de combustibles fósiles para
su generación (He et al., 2017). En
Aguascalientes, México, se esti ma
que entre 4 o 5 por ciento de la
energía eléctrica se usa para el tra -
tamiento de aguas residuales. Ade -
más, el manejo de estas aguas ha
creado diversos problemas de conta -
minación ambiental, desde el incre-
mento de la acidez del suelo y el
agua hasta el calentamiento glo bal,
provocando que la calidad de vida
disminuya (Aguasresi duales. in fo,
2017).
El uso de las MFCs hoy en día cons-
tituye una alternativa a esta proble-
mática. Las celdas de combus- tible
son aparatos electroquímicos capa-
ces de operar continuamente, pro-
duciendo electricidad mientras son
alimentadas con combustible y oxi-
dante, transformando la energía quí-
mica en eléctrica mediante
reacciones de óxido-reducción en
presencia de un catalizador, sin
combustión y sin contaminar el aire
ni el agua (Acuña & Muñoz, 2001).
Estos dispositivos utilizan bacterias
como catalizadores para oxidar la
materia orgánica e inorgánica, los
electrones producidos por las bac -
terias de estos sustratos se transfieren
al ánodo y fluyen hacia el cátodo
unidos por un material conductor
que contiene una resistencia (Logan
et al., 2006). Este tipo de dispositivos
electroquímicos eran utilizados por
la NASA y algunos laboratorios, pero
actualmente con la creciente nece -
sidad de reducir la contaminación y
la emisión de gases que favorecen el
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InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
efecto invernadero ha resurgido el
interés en emplear esta tecnología
en todo el mundo, no solamente por
su interés en generar energía sino
por su capacidad de eliminar la car -
ga contaminante de aguas residu a les
(Dominguez, 2002).
RESULTADOS
La observación de la generación de
energía eléctrica por parte de las
bacterias se debe a Potter en el año
1911, año en que surge una nueva
tecnología para la obtención de
energía limpia y renovable: las cel-
das de combustible microbianas. Los
estudios realizados a partir de este
descubrimiento fueron escasos, ya
en el año 1960 las MFCs fueron un
foco de interés y estudio por la co-
munidad científica (Logan, 2008),
para posteriormente ser relegados
hasta el año 2003, año en el cual se
inicia con avances relevantes, como
se muestra en la Tabla 1.
En esta Tabla 1 se reportan los pri -
mer os estudios con el uso de las
MFCs que demostraron la obtención
de energía con el empleo de sustra-
tos simples como azúcares, lo que
des pertó el interés en experimentar
con variedad de sustratos. Así, se
experi mentó con ácidos orgánicos,
obte nién dose valores de energía ya
más altos en comparación del uso
de azúcares simples. Otros sustratos
de interés fueron los alcoholes, co -
mo el etanol y el metanol. Los resul -
ta dos mostraron, con el empleo de
etanol, una mayor eficiencia de
energía al usar un MFC de una cá-
mara a com paración de un MFC de
dos cáma ras, y que al usar meta nol
no se obtenían resultados apre -
ciables de energía. Al utilizar polisa-
cáridos más complejos, como el al-
midón, quiti na, celulosa, etc., se de -
mostró que controlando el tama ño
de partícula y el tipo de sustrato se
pueden man tener resultados efi -
cientes por un largo tiempo. Los re-
sultados obteni dos con el uso de
sustratos más complejos como aguas
residuales sintéticas y reales demos-
traron que las MFCs eran efectivas
para la gene ración de energía, ade-
más, se atri buyó la remoción de la
materia orgánica, alcanzando nive-
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InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
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Tabla 1. Avances del uso de las celdas de combustible microbiana
Año Matriz Densidad de potencia / mAm
-2
Conclusión Referencia
2003
2004
2007
2007
2005
Sustratos de bajo peso
molecular (glucosa, fruc-
tosa, xilosa, sacarosa,
maltosa y trehalosa)
Ácidos orgánicos como
acetato, propionato, bu-
tirato, lactato, Succinato
y malato
Alcoholes como Etanol y
metanol
Almidón, celulosa, dex-
trano, melaza, quitina y
pectina
Aguas residuales domés-
ticas
- Densidad de corriente:
31 a 1000Ω
- Glucosa (212 ± 2)
- Acetato (286 ± 3)
- Butirato (220 ± 1)
- Dextrano (150 ±1)
- Almidón (242 ± 3)
MFC de dos cámaras:
- 40 ±2 mW/m
2
- Eficiencia Coulómbica entre
42-61 %
MFC de cámara única:
- 488 ±12 mW/m
2
- Eficiencia Coulómbica entre
10 %
- Quitina 20: 7 6 ±25
- Quitina 80: 84 ±10
- Celulosa: 83 ±3
- 26
- Remoción de DQO: 80 %
- Eficiencia coulombica:
< 12 %
El uso de sustratos como la galactosa mostró un 63% de eficiencia
coulómbica después de que Proteus vulgaris se cultivó en un
medio que contenía trehalosa. Demostrando que se puede ob-
tener una maximización del rendimiento de la MFC ajustando las
fuentes de carbono suministradas
Estos resultados demuestran una efectiva generación de energía
a alta velocidad en un sistema de reactor de flujo continuo en
un MFC, al suministrar diferentes sustratos orgánicos.
Se estudió dos configuraciones de celdas: MFC de dos cámaras
y MFC de cámara única. Se obtuvo mayor densidad de potencia
usando etanol en la MFC de cámara única pero no se obtuvieron
resultados significativos al usar metanol.
Se presume que es posible aumentar los tiempos de operación en
una MFC con el control del tamaño de partícula, la masa y el tipo
de materia orgánica, alcanzando densidades de potencia altos
que teóricamente bajo el control de estos parámetros se podrían
mantener durante períodos de años o incluso décadas.
Surge la tecnología de MFC como un enfoque nuevo para el tra-
tamiento de aguas residuales cuando se mejore la producción
de energía. Como ánodo se utilizó 8 electrodos de grafito ubica-
dos concéntricamente alrededor de un solo cátodo, el cátodo
consistía en: tela de carbón/ platino como cataliza -
dor/membrana de intercambio de protones (Nafion) fusionada
a un tubo de soporte de plástico
.
(Kim, Choi,
Jung, & Kim,
2000)
(Min & Logan,
2004)
(Kim, Jung,
Regan, &
Logan, 2007)
(Rezaei, Ri-
chard, Bren-
nan, & Logan,
2007)
(Liu, Ramna-
rayanan, &
Logan, 2004)
Sustratos Complejos
les de alrededor de 80 % de remo-
ción de DQO. Por lo que las MFCs
se con virtieron una nueva tecnología
para el tratamiento de aguas residua-
les, con un amplio campo de investi -
gación, que permi ti ría lograr un
mejor funcionamiento de la celda.
Así, las MFCs tienen un gran po -
tencial para el tratamiento de aguas
residuales, por su alto con tenido de
materia orgánica, convir tiéndose en
una tecnología idónea para el tra -
tamiento de aguas residua les de la
industria alimenticia.
Por otra parte, estudios posteriores
han concluido que la cantidad de
energía producida en una MFC pue -
de ser afectada por diversos factores
como: el diseño de configuración de
la celda, tipo sustrato, tipo de inócu -
lo y por las condiciones de opera -
ción. Es así que esta investigación
recopila los avances realizados en el
tratamiento de aguas residuales de la
industria alimenticia con el uso de
las MFCs. Para el mejor entendi -
mien to de la presente revisión se ha
clasificado la eficiencia de las celdas
en función de los siguientes paráme-
tros: tipo de sustrato, configuración
de la celda y tipo de MFC empleada.
Tipo de sustrato
Para realizar un análisis más minu -
cioso del efecto que tiene el tipo de
sustrato en la eficiencia de la celda
se muestra a continuación la Tabla 2.
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
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InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
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Tabla 2. MFC con diferentes tipos de sustratos de aguas residuales alimenticias
Membrana de Volumen Densidad
MFC Sustrato Inóculo Ánodo Cátodo intercambio de celda pH
de potencia
Referencia
de protones (mL) (mW m
-2
)
Cámara
doble
Cámara
única
Cámara
única
Cámara
doble
Cámara
doble
Desechos de
yogurt
Suero de leche
Cremona, Italia
Aguas residua-
les de yogurt
Aguas residua-
les de la indus-
tria láctea
Aguas
residuales
lácteas
- Microflora
endógena
- Lodo
anaeróbico
- Compost
lixiviado
Lodos
anaeróbicos
Microflora
endógena
Lodos activados
Lodo activado
Fieltro
de grafito
Hoja de tela
de carbono
enrollada
Fieltro de fibra
de acero
Carbón Toray
Grafito
Malla de platino
Láminas de tela
de carbono con
una capa de difu-
sión de gas (PTFE)
Fieltro de fibra de
acero y carbón
activado
Carbón Toray
Grafito
CMI-7000
No
Sí
Nafion 117
CMI-7000
500
125
28
350
2500
6,15
10,5
7
7
54
---
1043
246
26,5
mW m
-3
(Cercado-Que-
zada, Delia, &
Bergel, 2010)
(Colombo et
al., 2016)
(Luo et al.,
2017)
(Faria et al.,
2017)
(Callegari,
Cecconet, Mo-
lognoni, & Ca-
podaglio, 2018)
INDUSTRIA LACTEA
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PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Cámara
única
Cámara
doble
Cámara
doble
Cámara
única
Aguas
residuales de
una cervecería
Fuente:
Efluente del
clarificador pri-
mario en una
planta de trata-
miento de
aguas residua-
les (The HITE Co.
LTD., Masan,
Corea)
Hidrolizado de
Mazorca de
maíz
Aguas residua-
les de molinos
de yuca
Residuos de
pulpas de jugos
cítricos
Catania, Italia
Lodo activado
obtenido de una
planta de
tratamiento de
aguas residuales
domésticas
(Busan, Corea)
Geobacter
sulfurreducens
Lodo activo
mixto de una fá-
brica de yuca
Lodos
anaeróbicos
Fieltro
de grafito
Tela de
carbono no
tratada sin im-
permeabiliza-
ción en
húmedo
Placa de
grafito
Hoja de tela
de carbono
enrollada
Tela de carbón al
30 % resistente a
la humedad.
Con Pt como
catalizador
Tela de carbono
40 % a prueba de
humedad recu-
bierta con Pt 0,5
mg/cm
2
Placa de grafito
Láminas de tela
de carbono con
una capa de difu-
sión de gas (PTFE)
Tela tejida de
polipropileno
Nafion 117
Lana de vidrio
No
225
270
30000
125
7
6,8
5,5
6,5
57
6,7
1771
---
(Yu, Park, Kim,
& Lee, 2015)
(Yan, Yang, &
Yuan, 2015)
(Kaewkanne-
tra, Chiwes, &
Chiu, 2011)
(Colombo et
al.,2016)
OLEAGINOSAS Y DERIVADOS
24
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
Cámara
doble
Cámara
doble
Cámara
doble
Cámara
doble
Cámara
doble
Cámara
doble
Biomasa residual
de cáscara de
naranja
Las naranjas
frescas (Citrus
sinensis)
Daegu, Corea
del Sur.
Caña de
azúcar
Malayan Sugar
Manufacturing
Company BHD,
Malasia
Caña de
azúcar
Surya Industries,
Kottayam
Aguas
residuales de
procesamiento
de remolacha
azucarera
Planta de
American
Crystal Sugar
Company
Desechos sóli-
dos de papa
Desechos sóli-
dos de papa
Lodos anaeróbi-
cos de aguas re-
siduales de
Sincheon,
Daegu, Corea
del Sur.
Enterococcus,
Paludibacter y
Pseudomonas
Lodos
anaeróbicos
Lodos
anaeróbicos
Lodos
anaeróbicos
Inóculo de bac-
terias exógenas
Inóculo de bac-
terias exógenas
Fieltro de
grafito
Fieltro de
carbono de
Poliacrilonitrilo
Acero Suave
ondulado
recubierto
con Fe
2
TiO
5
Papel
de carbón
Fieltro de
carbono
Fieltro
de carbono
Tela de grafito
con Pt como ca-
talizador (20 %)
Fieltro de carbono
de Poliacrilonitrilo
Acero inoxidable
Papel de carbón
resistente a la
humedad 30 %
Fieltro de carbono
Fieltro de carbono
Nafion 117
Nafion 117
Nafion 117
CSI-7000
Sí
Sí
200
500
100
280
240
240
358,8
140
8314
14,9
16,5
6,8
(Miran, Nawaz,
Jang,
& Lee,
2016)
(Kumar, Singh,
& Zularisam,
2016)
(Sreelekshm, et
al.,2020)
(Rahman,
Borhan, &
Rahman, 2017)
(Du & Li, 2015)
(Du et al.,2018)
6,45
7,2
9
6,1
7-7,1
25
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Aguas
residuales de
papas fritas
Salah Al-din
Bakery & Pastry
Factory Tikrit,
Iraq
Lodos
anaeróbicos
Grafito
Grafito
CMI-7000 2000
95,7
(Radeef &
Ismail, 2019)
6
26
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
Cámara
doble
Tubular
Cámara
doble
Cámara
única
Tubular
Cámara
única
Aguas residua-
les del procesa-
miento de
alimentos
proteicos.
Zahedan, Irán
Aguas residua-
les del procesa-
miento de
carne
Oeste de EE. UU
Aceite de
palma
Residuos pes-
queros
Aguas residua-
les de la indus-
tria del
chocolate
Farmand Cho-
colate Industry.
Miel
Lodo activado
Lodos
anaeróbicos
Lodos anaeróbi-
cos de aceite
de palma
Lodos
anaeróbicos
Lodos
anaeróbicos
Cultivo mixto de
sedimentos de
agua de mar
Hoja de grafito
Cepillo
de carbón
Fieltro de
carbono de
Poliacrilonitrilo
Hoja de tela de
carbono enro-
llada
Mallas de
acero inoxida-
ble con grafito
en forma espiral
Papel de carbón
electrohilado
con nanofibras
de óxido de
po-
lietileno
Hoja de grafito
Tela de carbón
con Pt(0,2
mg/cm
2
)
Fieltro de
carbono de
Poliacrilonitrilo
Láminas de tela
de carbono con
una capa de difu-
sión de gas (PTFE)
Tela de carbón
con Pt (0,5
mg/cm
2
) y capa
de difusión de gas
(PTFE)
Tela de carbono
con una capa de
difusión de gas en el
exterior y Pt (0,5
mg/cm
2
) y
Nafion
(5 %) en el interior
Nafion 117
Ultrex (CMI
7000)
Nafion 117
No
Ultrex (CMI
7000)
No
1500
930
450
125
90
12500
527
---
22
---
22,898
W m
-3
---
(Mansoorian et
al.,2013)
(Li, Ziara, Li,
Subbiah, &
Dvorak, 2020)
(Baranitharan
et al., 2014)
(Colombo et
al., 2016)
(Noori & Najaf-
pour Darzi,
2015)
(Massaglia et
al., 2020)
INDUSTRIA CÁRNICA Y ALTO CONTENIDO PROTEICO
OTRAS INDUSTRIAS
7-7,5
7
6,8
6,5
5,83
7
27
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Cámara
única
Cámara
única
Cámara
única
Cámara
única
Cámara
doble
Cámara
doble
Residuos de
alimentos
compuestos
Residuos de
alimentos
Comedor del
Instituto de
Tecnología de
Harbin
Aguas
residuales de
alimentos
Jeonju,
Corea del Sur,
Residuos de
alimentos
Lixiviados de
residuos
alimenticios
Residuos
alimenticios
Microorganismos
exógenos
Microflora
endógena
Geobacter
(37.72 %)
y Bacteroides
(34.66 %)
---
Advenella
(37,8%)
y Moheibacter
(11%)
Estiercol de
vaca y lodos de
la industria
alimentaria
Estiércol de
vaca y lodos de
la industria
alimentaria
Placas
de grafito
Cepillo de fibras
de grafito
y un núcleo
de titanio
Papel
de grafito
Fieltro de
grafito con
pretratamiento
4 varillas de
carbono
4 varillas de
carbono
Placas de grafito
Tela de carbono
con catalizador
de Pt y tres capas
de difusión (PTFE)
Papel de carbón
y Pt(0,5 mg/cm
2
)
Membrana de
carbono con una
capa conductora
de difusión de gas
y una capa de
catalizador (Pt-C
40 %) usando
Nafion como
aglutinante
2 varillas
de carbono
2 varillas
de carbono
Nafion 117
--
Sí
No
Ultrex (CMI
7000)
CMI 7000
Ultrex (CMI
7000)
500
28
84
120
1350
1350
---
27
60
---
29,23
38,39
(Mohan &
Chandra -
sekhar, 2011)
(Jia et al., 2013)
(Mohamed et
al.,2017)
(Ma et al.,
2018)
(Moharir &
Tembhurkar,
2018)
(Moharir &
Tembhurkar,
2018)
7
7
---
7
6,3-7,6
---
RESIDUOS DE ALIMENTOS
28
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
Cámara
doble
Cámara
doble
Residuos de
alimentos
Aguas residua-
les de alimentos
Lodo activo
Geobacter (5 %)
Lodo activo de
los alimentos
aguas residuales
Fieltro de
carbono
Tela de carbón
Fieltro de carbono
Tela de carbón en
blanco
- Tela de carbón
tratado con HNO
3
- Tela de carbono /
(PDADMAC/PSS)
4
/
α-Fe
2
O
3
- Tela de carbono /
(PDADMAC/PSS)8/
α-Fe
2
O
3
Polietileno
Estirenodivini
lbenceno
Nafion 117
120
300
422
285
(Asefi et al.,
2019)
(Meicong,
Zinuo, Fei, Li-
ping, & Xuejun,
2020)
7
7,88
29
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Aguas residua-
les de yogurt
Suero de leche
Residuos pes-
queros
Residuos de
pulpas de jugos
cítricos
Miel
Aguas residua-
les de una
planta empa-
cadora de
carne en
Pensilvania
(47% proteína)
Un solo ciclo: La
densidad de po-
tencia era similar
al diluir la muestra
a 1:2 y 1:4 pero
disminuyó al diluir
1:10
Múltiples ciclos:
La densidad de
potencia fue
mayor para la
muestra de agua
residual pura que
diluida (1:4)
Muestra sin
inocular
---
---
---
---
23,2
1150
570
---
1043
---
---
---
---
139 ±1
(1:1)
80±1 (1:4)
108 (1:4; 300
mg L
-1
NaCl)
139
23
2,02
7,77
3,13
---
---
---
---
---
---
---
93
---
---
97
96,9
---
93,52
---
93
---
---
---
---
---
87
---
---
(Luo et al.,2017)
(Colombo et al.
,2016)
(Massaglia et al.,
2020)
(Heilmann &
Logan, 2006)
Tabla 3. Resultados obtenidos según el tipo de MFC
Tipo de
Densidad Densidad Eficiencia Remoción Remoción Remoción Referencia
MFC
Sustrato Característica de corriente de potencia coulómbica COT DQO DBO
(mA/m
2
) (mWm
-2
) (%) (%) (%) (%)
MFC de una cámara
30
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
Aguas
residuales de
una cerveceria
The HITE Co.
LTD.
Aguas
residuales de
una cervecería
Harbin
Brewery Co.,
Ltd.
Residuos
de alimentos
Muestra
inoculada con
agua residual
Aclimatada con
residuos de
cerveza (MFC0)
MFC1: glucosa
MFC2: butirato
MFC3: propia-
nato
MFC4: acetato
MFC5: mezcla
Control a 20°C y
30°C
Tampón 50mM
Tampón 200mM
MFC1: membrana
de protones entre
los electrodos
MFC2: ánodo
colocado a 5cm
del cátodo
MFC3: ánodo co-
locado a 5cm del
cátodo y sin MIP
---
---
0,76
1,4
---
---
---
93
MFC0:
552 ±19
MFC1:
890 ±18
MFC2:
307 ±31
MFC3:
297±23
MFC4:
369 ±10
MFC5:
667 ±16
205 (30°C)
170 (20°C)
528
438
379,4
556
175
MFC1: 41,8
MFC2: 170,81
MFC3: 53,41
---
MFC0: 41 ± 3
MFC1: 57 ± 7
MFC2: 41 ± 8
MFC3: 35 ± 9
MFC4: 42 ± 3
MFC5: 53 ± 9
8.9 (20°C)
10 (30°C)
---
27
60
---
---
---
---
53,3
95,9
---
---
---
---
85 (20°C)
87 (30°C)
75,6
86,4
60
MFC1:76
MFC2:76
MFC1:73
---
---
---
---
---
---
---
(Yu, Park, Kim, &
Lee, 2015)
(Feng, Wang,
Logan, & Lee,
2008)
(Ma et al.,2018)
(Jia et al.,2013)
(Mohamed et
al., 2017)
(Mohan & Chan-
drasekhar, 2011)
MFC de una cámara
31
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Aguas
residuales de
procesamiento
de remolacha
azucarera
Caña
de azúcar
Biomasa
residual de
cáscara de
naranja
Aceite de
palma
Aguas
residuales del
procesamiento
de alimentos
proteicos
Residuos
alimenticios
Lixiviados de
residuos
alimenticios
Caña
de azúcar
MIP: membrana
de poliestireno
MIP: Ultrex (CMI
7000)
Recirculación
mejora el rendi-
miento de la MFC
Sin recirculación
30
50
847
230
174,61
238,37
150,30
100,34
100
14,9
140
358,8
22
527
29,19
38,39
29,23
14,42
8314
6,21
72
24
21
10,29
11,80
14,22
10,25
72
TSS:100 %
---
>75
---
TSS:68 %
---
---
---
97
56
78,3
70
86
---
72,27
70,52
56
---
---
---
---
79
98,23
98
---
---
(Rahman, Bor-
han, & Rahman,
2017)
(Kumar, Singh, &
Zularisam, 2016)
(Miran, Nawaz,
Jang, & Lee,
201)
(Baranitharan et
al., 2014)
(Mansoorian et
al., 2013)
(Moharir &
Tembhurkar,
2018)
(Moharir &
Tembhurkar,
2018)
(Sreelekshmy et
al., 2020)
MFC de dos cámaras
32
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
Aguas
residuales de la
industria láctea
Aguas
residuales de la
industria láctea
Desechos de
yogurt
Aguas
residuales
de papas fritas
Desechos
sólidos de papa
Tamaño de los
cubos de papa
MFC1: 3mm
MFC2: 5mm
MFC3: 7mm
---
665
232
862,5
MFC1:189,1
MFC2:178,9
MFC3:163,3
26,5 Wm
-3
246
54
95,7
MFC1: 16,5
MFC2: 15,3
MFC3: 14,6
24
24,2
1
2,94
MFC1: 63,9
MFC2:58,6
MFC3: 51,5
---
24,2
---
---
---
79
63
---
90
MFC1: 88
MFC2:88,5
MFC3:91,8
---
---
---
---
---
(Callegari, Cecco-
net, Molognoni, &
Capodaglio,2018)
(Faria et al.,
2017)
(Cercado-Que-
zada, Delia, &
Bergel, 2010)
(Radeef & Ismail,
2019)
(Du & Li, 2015)
MFC de dos cámaras
33
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Tipos de MFCs
El tipo de MFC que se emplea para el
tratamiento de aguas residuales ali-
menticias puede afectar su rendimien -
to, como se observa en la Tabla 3.
Los resultados obtenidos muestran
que las MFCs de una cámara funcio-
nan mejor a comparación de las
MFCs de dos cámaras. Sin embargo,
una desventaja de las MFCs de una
cámara es el impedimento en pro-
porcionar un ambiente anaeróbico
estricto, en el que la difusión de oxí-
geno puede afectar el crecimiento
de bacterias exoelectrogénicas, pro-
vocando su muerte y migración al
cátodo formando biopelículas (Min,
Kim, Oh, Regan, & Logan, 2005).
Debido a esto, el uso de una capa
difusora de gas en la superficie del
cátodo disminuye la difusión de oxí-
geno. Por otra parte, el uso de celdas
de combustible tubulares también
muestra valores altos de energía
como lo demuestran Noori & Najaf-
pour Darzi (2015), al obtener una
densidad de potencia de 22898
W/m
3
a partir de aguas residuales de
la industria del chocolate.
DISCUSIÓN
Las aguas residuales de la industria
alimenticia se caracterizan por el
alto contenido de materia orgánica
que poseen, por lo tanto, el tipo de
vertido empleado como sustrato en
la cámara anódica de las MFCs es un
parámetro importante para predecir
el funcionamiento de la celda, según
Zhao (2017). Al emplear vertidos
con alto contenido de residuos sóli-
dos se produce mayor resistencia in-
terna en la celda, lo que provoca la
disminución de la densidad de po-
tencia en comparación a cuando se
utilizan sustratos de compuestos
puros como la glucosa o acetato.
Una alternativa a este problema fue
descubierta por (Yu, Park, Kim, &
Lee, 2015), al aclimatar previamente
a la celda con glucosa para tratar
aguas residuales de cervecerías. Los
resultados mostraron un aumento en
la densidad de potencia y eficiencia
coulómbica, de 552 mW/m
2
a 890
mW/m
2
y 41 % a 57 %, respectiva-
mente.
Por otra parte, el control en el ta-
maño de partícula de los sólidos re-
sulta también ser un parámetro im-
portante para obtener densidades de
potencia altas como lo predijeron
Rezaei, Richard, Brennan, & Logan
(2007). Esto fue demostrado por Du
& Li (2015), ya que a medida que
aumentaba el tamaño de los resi-
duos sólidos de papa disminuía la
densidad de corriente y potencia.
Esto fue asociado a la hidrólisis de
los residuos alimenticios previo al
tratamiento, los cuales generan den-
sidades de potencia altas; como lo
demuestran Yan, Yang, & Yuan
(2015), al hidrolizar aguas residuales
de maíz. Además, en el estudio re-
alizado por Du (2018), se demostró
que, al mezclar los residuos de ali-
mentos de papa sólida cruda con
papa hervida, se acelera la forma-
ción de los productos de hidrólisis
en la etapa inicial de operación de
la MFC, lo cual resultó en un au-
mento de la densidad de corriente
máxima y acortó el tiempo necesa-
rio para alcanzar los niveles máxi-
mos de densidad de corriente. Por lo
que la hidrólisis y la disminución del
tamaño del residuo sólido serían una
importante herramienta para mejorar
el rendimiento de las MFCs.
Los estudios sobre MFC con sustra-
tos complejos generalmente utilizan
soluciones diluidas (Heilmann &
Logan, 2006). Las aguas residuales
alimenticias, por ser complejas, ge-
neralmente se diluyen para evitar
metabolismos planctónicos indesea-
bles que pueden competir con la ge-
neración de electricidad catalizada
por la biopelícula, además se diluyen
para disminuir la suciedad en las su-
perficies de los electrodos y las mem-
branas (Cercado-Quezada, Delia, &
Bergel, 2010). Uno de los sustratos
con alto contenido proteico son los
residuos alimenticios de carne y pro-
ductos lácteos, por lo que se prevé
que el sustrato se debe diluir para
una eficiente generación de electri-
cidad. Sin embargo, según Heil-
mann & Logan (2006), la densidad
de potencia no se vio afectada por la
dilución, al utilizar agua residual de
carne. Actualmente Li, Ziara, Li,
Subbiah, & Dvorak (2020), se han
centrado en este tipo de sustrato, ob-
teniendo una densidad de corriente
de 8,4 A/m
3
al utilizar una MFC tu-
bular.
A pesar de que las aguas residuales
de la industria láctea generalmente
deben ser previamente diluidas (Luo
34
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
et al., 2017) se ha mostrado que las
aguas residuales derivadas de lác-
teos como el yogur, no diluidas, pro-
ducen densidad de potencia elevada
(1043 mW/m
2
) y una remoción de
DQO del 97 %, lo que muestra que
la dilución no es un factor crítico.
Por otra parte, el pH mostró jugar un
papel importante en el acondiciona-
miento del sustrato de yogur. La má-
xima densidad de potencia obtenida
fue 12,9 veces mayor cuando el pH
se ajustó a 8,5 en comparación con
un pH de 6,15 (567 frente a 44
mW/m
2
, respectivamente) (Luo et al.,
2017). A su vez, los sustratos de fru-
tas y verduras también se vieron
afectados por el cambio de pH de
los vertidos. En el estudio realizado
por Colombo (2016) se muestra que
las MFCs alimentadas con pulpas de
cítricos comenzaron a funcionar
solo cuando el pH se elevó a 6,5.
Esto se debe a que el pH por debajo
de 6,5 inhibe el crecimiento de bac-
terias exoelectrogénicas en el ánodo
y por ende la biodegradación. El
control de pH en el compartimento
anódico generalmente se lleva a
cabo añadiendo una solución buffer
de fosfato para lograr pH superiores
a 6,5. La adición del buffer provoca
un aumento en la conductividad de
la solución, lo que reduce resisten-
cia óhmica y promueve el flujo de
protones entre los electrodos, ade-
más regula el pH cerca de los elec-
trodos (Cheng, Liu, & Logan, 2006).
Si bien el uso de esta solución buffer
como regulador de pH del sustrato
(anolito) y como catolito promueve
la generación de energía, su empleo
a escala industrial resultaría una des-
ventaja en comparación de la ener-
gía producida, por el alto costo del
buffer de fosfato. Debido a esto, el
desarrollo de una alternativa que
evite el uso de una solución buffer
para controlar el pH, pero que ge-
nere resultados eficientes de genera-
ción de energía, resultaría ser un
avance prometedor en el uso de las
MFCs.
Según Sreelekshmy (2020), es posi-
ble predecir todos estos parámetros
(regulación de pH y dilución del sus-
trato), utilizando el modelado de
Redes Neuronales Artificiales (ANN,
por sus siglas en inglés), esto es útil
para ajustar las condiciones óptimas
para el funcionamiento adecuado de
la MFC. Las condiciones ajustadas
suministran más negatividad a las
bacterias exoelectrogénicas en el sis-
tema, lo que da como resultado una
35
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
interacción eficiente entre las bacte-
rias y el electrodo. Este modelo ma-
temático fue aplicado en una MFC
para el tratamiento de aguas residua-
les de la industria azucarera, lo que
arrojó resultados prometedores para
la industrialización de este proceso,
con un costo de la inversión en la
MFC de 199,15 USD. El valor de in-
versión por unidad de potencia pro-
ducido fue de 0,48 USD/(W/m
2
) y el
ingreso por unidad de energía pro-
ducida de 8,63 USD/(W/m
2
), lo que
resulta alrededor de 18 veces mayor
que el de la inversión costo. Estos
valores revelan la viabilidad y fiabi-
lidad del empleo de MFC como un
sistema eficiente para el tratamiento
de aguas residuales (Sreelekshmy et
al., 2020).
Los resultados mostrados en la Tabla
2 indican que las aguas residuales
provenientes del molino de yuca,
procesamiento de carne, elabora-
ción de yogur, de la industria azuca-
rera y de la industria del chocolate,
han generado niveles altos de efi-
ciencia en la obtención de energía.
Sin embargo, las aguas residuales de
la industria del chocolate presenta-
ron los valores más altos de genera-
ción de energía, debido posible-
men te a las grandes cantidades de
azúcares y menores cantidades de
residuos sólidos que la componen.
Configuración de la celda
Modificación de electrodos
La mayoría de los electrodos utiliza-
dos en MFCs para tratamiento de
aguas residuales de la industria ali-
menticia han sido tela y fieltros de
carbono como ánodos y cátodos;
esto se debe a su alta actividad bio-
catalítica, lo que permite altos nive-
les de adhesión superficial de las
bacterias exógenas. El uso de este
material como ánodo mejoró la
transferencia de electrones entre las
bacterias y la superficie de este ma-
terial, lo que resulta en una mayor
generación de corriente y energía.
Por otra parte, el recubrimiento de
platino (Pt) como catalizador cató-
dico presentó resultados más altos
de densidades de potencia a compa-
ración de un cátodo sin catalizador,
debido a que el Pt es un excelente
reductor de oxígeno (Chu et al.,
2020), por lo que aprovecha el oxí-
geno del aire, acelerando las reac-
ciones químicas en este comparti-
mento. El catalizador común y único
36
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
utilizado en los estudios fue Pt a
concentraciones de 0,35 mg/cm
2
y
0,5 mg/cm
2
. Por lo que el empleo de
catalizador como el Pt resulta bene-
ficioso para la obtención de energía.
Es conocido que el Pt eleva los cos-
tos de elaboración de las MFCs, por
lo que sustituirlo con materiales efi-
cientes y económicos es una tarea
para futuras investigaciones.
Otro factor importante de estudio es
analizar el efecto de la distancia en -
tre ánodo y cátodo. Mohan & Chan-
drasekhar (2011) demostraron que la
distancia entre los electrodos y la
presencia de la membrana de inter-
cambio de protones presentaban una
influencia significativa en los rendi-
mientos de energía. Encontraron que
la mejor eficiencia se produce cuan -
do el ánodo está relati vamente sepa-
rado del cátodo (~5 cm) utilizando
una MIP (170,81 mW / m
2
).
En otro sentido, un factor importante
a considerar es la modificación de
electrodos, uno de los avances más
actuales es la adición de polielectro-
litos multicapas sobre el ánodo, lo
que dio resultados muy prometedo-
res. Según Meicong, Zinuo, Fei, Li-
ping, & Xuejun (2020), la adición de
4 capas dobles de polidimetil-dialil
amonio (PDADMAC) + polisodio-es-
tireno (PSS) y una capa de α-Fe
2
O
3
en el ánodo (tela de carbón) (PDAD-
MAC/PSS)
4
/α-Fe
2
O
3
) evidenciaba una
densidad de potencia mayor. Esto se
debe a que los polielectrolitos pre-
sentan propiedades similares a las de
la membrana plasmática de las bac-
terias, imitando la capa de fosfolípi-
dos de las células bacterianas (Amo-
rosi et al.,2012). Además, poseen
una gran biocompatibilidad, ya que
la multicapa de polielectrolito hizo
que la superficie del ánodo (tela de
carbón) fuera más suave facilitando
la adhesión de los flagelos bacteria-
nos; promoviendo la transferencia
de electrones en la superficie del áno -
do por las bacterias presentes (Figura
2). Este resultado concuerda con
va-
rios estudios donde se ha demos-
trado que las proteínas redox de la
membrana externa (OM) y los cito-
cromos de tipo C (c-Cyt), desempe-
ñaban un papel importante en la
mediación de la transferencia de
electrones de la célula a los óxidos
de hierro (III) (Song, Zhao, Jiang,
Zhang, & Zhu, 2016). Además, las
nanopartículas de α-Fe
2
O
3
mejora-
ron aún más la capacidad de trans-
misión electrónica de las mem bra-
37
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
38
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
nas multicapa de polielectrolitos,
debido a la relación de hierro (III)
con las proteínas de la membrana
microbiana, permitiendo la transfe-
rencia de electrones entre las bacte-
rias y el ánodo (Meicong, Zinuo, Fei,
Liping, & Xuejun, 2020). En ese sen-
tido, la modificación del ánodo con
polielectrolitos y nanopartículas de
óxido de hierro generan resultados
beneficiosos en la obtención de
energía.
Figura 2. Mecanismo de transferencia de electrones de las bacterias al ánodo al
utilizar polielectrolitos/
α
-Fe
2
O
3
(Meicong, Zinuo, Fei, Liping, & Xuejun, 2020)
Membrana de intercambio protó-
nico (MIP)
El uso de MIP, es utilizada por la ma-
yoría de los estudios, demostrando
eficiencias altas en comparación con
las MFCs que no fueron configuradas
con una MIP. Esto se debe a que la
existencia de membrana de inter-
cambio de protones puede mejorar
la eficiencia coulómbica (CE) de las
MFCs y propor- ciona un ambiente
anaeróbico estricto para los microor-
ganismos. Por lo que el uso de una
MIP en las celdas de combustible
microbianas permite maximizar la
obtención de energía y remoción de
materia orgánica en aguas residuales
alimenticias.
Las membranas de intercambio pro-
tónico empleadas en los diferentes
estudios se limitan a CMI-7000 y
Nafion 117. El uso de estas membra-
nas ha sido un empleo estándar en
la MFCs, debido a que ofrecen una
alta conductividad de protones por
la presencia de grupos sulfonato fi-
jados en una columna vertebral
inerte (Oliot, Galier, Roux de Bal-
mann, & Bergel, 2016). Sin embar -
go, el uso de este tipo de membranas
puede aumentar la resistencia in-
terna, reduciendo así la generación
de energía, lo cual puede ser perju-
dicial para la formación de biopelí-
culas, además de disminuir la repro-
ducibilidad de los resultados (Parot,
Delia, & Bergel, 2008).
Actualmente se conoce de varias
membranas que proporcionan dife-
rentes beneficios, entre ellas mem-
branas de microfiltración, ultrafiltra-
ción y nanofiltración, pero ninguna
de estas es aplicada en las MFCs
para el tratamiento de aguas residua-
les alimenticias. Un buen candidato
resulta ser la membrana de nanofil-
tración por el tamaño de sus poros
muy pequeños; además, los meca-
nismos de retención de esta mem-
brana se basan tanto en el tamaño
como en la carga de las moléculas,
por lo que los iones son retenidos
mientras que el agua es transportada
a través de la membrana, por esta
razón se creería que estas membra-
nas generan una alta resistencia a la
transferencia de iones pero esta re-
sistencia resultaría ser menor en
comparación a las resistencias pro-
ducidas por las membranas selecti-
vas de iones, empleadas actual-
mente en las MFCs (Parot, Delia, &
Bergel, 2008). Por lo que se puede
predecir que las membranas de na-
nofiltración resultan ser buenas can-
didatas para el tratamiento de aguas
residuales por MFCs, reduciendo efi-
cientemente el cruce de oxígeno y
combustible entre los compartimen-
tos. Además, es conocido que alre-
dedor de las membranas de nanofil-
tración existe un amplio campo de
estudio sobre la modificación super-
ficial de estas, para hacerlas antien-
suciantes y eficientes en el tratamien-
to de aguas residuales alimenticias
(Bahamonde, Zhu, Gonza, Van der
Bruggen, & Luis, 2020), lo que las
lleva a ser un candidato ideal para
las MFCs.
Tipo de inóculo
En las MFCs un parámetro muy im-
portante es el tipo de inóculo que se
emplea para degradar la materia or-
gánica con el objetivo de producir
energía. Las aguas residuales de la
industria alimenticia resultan ser una
gran fuente de minerales para el cre-
cimiento bacteriano, ya que las bac-
terias tienden a degradar la materia
orgánica soluble y biodegradable co -
39
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
mo sustrato (proteínas y carbohidra-
tos). Las bacterias anódicas pueden
utilizar los aceptores de electrones
presentes en las aguas residuales,
como nitrato, Fe (III) soluble y sulfato
(Fornero, Rosenbaum, & Angenent,
2010).
Según Ma (2018), en su estudio em-
pleando aguas residuales de alimen-
tos, se encontró mediante secuencia-
ción de alto rendimiento que las
bacterias Advenella y Moheibacter
se encontraban dentro de la mayor
proporción entre todos los géneros
bacterianos en el ánodo, en lugar de
Geobacter como la literatura lo
menciona. Esto se debe a que los re-
siduos alimenticios contenían el gen
de resistencia a antibióticos de tetra-
ciclina, ya que en este estudio a los
6 días de cultivo la tasa de degrada-
ción de tetraciclinas alcanzó un
valor significativo de 57,8 %. De-
mostrando así que Advenella es
capaz de degradar las tetraciclinas a
condiciones adecuadas (pH 7 y 30
ºC). Este género de bacteria fue pre-
dominante no solamente en el áno -
do sino también en el cátodo,
demostrando su alta resistencia a las
tetraciclinas presente en los desper-
dicios de alimentos (Lee et al.,
2007). Sin embargo, Geobacter es la
propulsora de electricidad pero se
obtuvo un efecto inhibitorio contra
esta bacteria, presuntivamente por la
presencia de Advenella y de ácido
acético producto de la fermentación,
lo cual en estudios posteriores debe-
ría ser cuestión de análisis. Una téc-
nica para evitar que el tipo de
inóculo sea un parámetro que afecte
en la eficiencia de la MFC es cultivar
las bacterias en acetato de sodio
hasta alcanzar la estabilidad de la
densidad de corriente para que las
bacterias exoelectrogénicas se proli-
feren completamente en el ánodo.
Este método permite que los resulta-
dos de rendimiento de la MFC no
sean perjudicados por el tipo de inó-
culo empleado (Du et al., 2018).
Por otro lado, en aguas residuales
con moderadas o bajas cantidades
de tetraciclinas, la recopilación bi-
bliográfica indica que las bacterias
exoelectrogénicas predominantes
son: Geobacter spp, Geobacter sul-
furreducens, Clostridia butyricum,
Enterococcus, Paludibacter y Pseu-
domonas. Además, los resultados
obtenidos muestran que el uso de
lodos activados y microflora endó-
gena de las aguas residuales alimen-
40
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
41
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
ticias como inóculos son eficientes
para la generación de energía. Sin
embargo, el uso de lodos activados
predomina, esto se debe a la mayor
cantidad de bacterias exoelectrogé-
nicas presentes, necesarias para la
generación de energía. Se debe
tomar en cuenta que si la proporción
de mezcla del lodo activado culti-
vado supera un cierto nivel, los pro-
ductos de hidrólisis, probablemente
pueden ser aprovechados por el
mayor número de especies de bac-
terias heterotróficas ordinarias traí-
das por el lodo (Du et al., 2018).
Tipos de MFCs
Por otro lado, una recomendación
que se puede destacar es analizar el
efecto que puede producir el nú-
mero de hélices del ánodo alrededor
del cátodo y la modificación del es-
pacio entre ellos (Figura 3B), ya que
como lo describieron Noori & Najaf-
pour Darzi (2015), estas modifica-
ciones podrían tener efectos positi-
vos en el rendimiento de la MFC.
Además, cabe señalar que en la fase
operativa el impacto ambiental de la
electricidad producida a partir de
este tipo de MFC es mínimo en com-
paración con el consumo total de
electricidad (Li, Ziara, Li, Subbiah, &
Dvorak, 2020). Con estos resultados
se determina que las MFCs tubulares
podrían ser una eficiente alternativa
en el uso de MFCs.
Sin embargo, en estas últimas se han
desarrollado diferentes estudios con
el empleo de combustible de dos cá-
maras; esto se puede deber a que
con el uso de la MFC se pueden es-
A)
B)
Figura 3. Celdas tubulares A) Compartimento catódico,
B) Esquema de la estructura de la celda circular con ánodo circular
(Noori & Najafpour Darzi, 2015)
42
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
tudiar diferentes modificaciones por
separado de los electrodos a diferen-
cia del uso de celdas de una cámara.
Los valores obtenidos demuestran el
avance hacia el mejoramiento de las
celdas de combustible microbianas
con el uso de aguas residuales ali-
menticias, permitiendo hasta la fe -
cha obtener un valor de remoción
del DQO de hasta el 97 % y obten-
ción de energía con densidad de po-
tencia de hasta aproximadamente
8000 mW/m
2
.
CONCLUSIÓN
Esta investigación bibliográfica reco-
piló información del empleo de las
MFCs en el tratamiento de aguas re-
siduales de la industria alimenticia,
destacando los últimos avances que
se han dado con el uso de esta tec-
nología. En este estudio, se muestra
que las aguas residuales de la indus-
tria del chocolate son el mejor sus-
trato para obtener valores altos de
energía (22,898 W/m
2
). Aunque los
estudios se orientan hacia el uso de
MFCs de cámara única por sus bajos
costos, el empleo de MFCs tubulares
muestran valores más significativos
en la generación de bioelectricidad.
Además, un avance importante a des -
tacar es la adición de multicapas de
polielectrolitos/α-Fe
2
O
3
, por su simi-
litud con la membrana plasmática
de las bacterias. A su vez, el empleo
del modelado de Redes Neuronales
Artificiales resulta una importante
herramienta que permite predecir y
validar diferentes factores para lograr
el mejor rendimiento de la celda y la
obtención de energía (aprox.8000
mW/m
2
) a partir de las aguas resi-
duales alimenticias. Ante esto, se de-
muestra que el uso de las celdas de
combustible microbianas para el tra-
tamiento de aguas residuales alimen-
ticias resulta una alternativa prome-
tedora en la obtención de bioenergía
y remoción de materia orgánica.
43
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Abdallh, M., Abdelhalim, W., & Abdelhalim, H. (2016). Industrial wastewater treatment
of food industry using best techniques. Int. J. Eng. Sci. Invent, 5(8), 15-28.
Acuña, F., & Muñoz, V. (2001). Celdas de combustible. Una alternativa amigable con
el medio ambiente para la generación de potencia y su impacto en el desarrollo
sostenible de Colombia en el siglo XXI. Ingeniería & Desarrollo, 10, 95.
Aguasresiduales.info. (02 de Marzo de 2017). Celdas de combustible microbianas para
el tratamiento de aguas residuales. Obtenido de https://www.aguasresiduales.
info/revista/noticias/celdas-de-combustible-microbianas-para-el-tratamiento-de-
aguas-residuales-qMMW0
Amorosi, C., Michel, M., Avérous, L., Toniazzo, V., Ruch, D., & Ball, V. (2012). Plasma
polymer films as an alternative to (PSS-PAH)n or (PSS-PDADMAC)n films to retain
active enzymes in exponentially growing polyelectrolyte multilayers. Colloids
and Surfaces B: Biointerfaces, 97, 124–131.
Asefi, B., Li, S.-L., Moreno, H. A., Sanchez-Torres, V., Hu, A., Li, J., & Yu, C. (2019).
Characterization of Electricity Production and Microbial Community of Food
Waste-fed Microbial Fuel Cells. Process Safety and Environmental Protection,
125, 83-91.
LISTA DE REFERENCIAS
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la Universidad Central del Ecuador al apoyar finan-
cieramente este trabajo (Proyecto 061 Conv. 2019) y al equipo de trabajo del
Laboratorio de Energías Renovables de la Facultad de Ciencias Químicas-UCE,
que con su visión nos ha impulsado a contribuir con la presente investigación.
44
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
Bahamonde, R., Zhu, J., Gonza, I., Van der Bruggen, B., & Luis, P. (2020). Effect of
(TiO2: ZnO) ratio on the anti-fouling properties of bio-inspired nanofiltration
membranes. Separation and Purification Technology, 251, 117280.
Baranitharan, E., Khan, M. R., Prasad, D. M., Teo, W. F., Tan, G. Y., & Jose, R. (2014).
Effect of biofilm formation on the performance of microbial fuel cell for the treat-
ment of palm oil mill effluent. Bioprocess and Biosystems Engineering, 38(1),
15-24.
Callegari, A., Cecconet, D., Molognoni, D., & Capodaglio, A. G. (2018). Sustainable
processing of dairy wastewater: Long-term pilot application of a bio-electroche-
mical system. Journal of Cleaner Production, 189, 563–569.
Centro de Producción más Limpia. (17 de marzo de 2017). Manual de Buenas Prácticas
Operativas de la Industria Láctea. . Obtenido de https://pml.org.ni/index.php/in-
formese/publicaciones/file/205-bpoil-ma
Cercado-Quezada, B., Delia, M., & Bergel, A. (2010). Testing various food-industry
wastes for electricity production in microbial fuel cell. Bioresource Technology,
101(8), 2748-2754.
Cheng, S., Liu, H., & Logan, B. (2006). Increased performance of single chamber mi-
crobial fuel cells using an improved cathode structure. Electrochem Commun,
8(3), 489–494.
Chu, T., Xie, M., Yang, D., Ming, P., Li, B., & Zhang, C. (2020). Highly active and du-
rable carbon support Pt-rare earth catalyst for proton exchange membrane fuel
cell. International Journal of Hydrogen Energy, 45 (51), 27291-27298.
Colombo, A., Schievano, A., Trasatti, S. P., Morrone, R., D’Antona, N., & Cristiani, P.
(2016). Signal trends of microbial fuel cells fed with different food-industry resi-
dues. International Journal of Hydrogen Energy, 42(3), 1841–1852.
Dominguez, J. J. (2002). Celdas de combustible (I). Anales de mecánica y electricidad,
2, 14.
Du, H., & Li, F. (2015). Size effects of potato waste on its treatment by microbial fuel
cell. Environmental Technology, 37(10), 305–1313.
45
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Du, H., Guo, J., Xu, Y., Wu, Y., Li, F., & Wu, H. (2018). Enhancing microbial fuel cell
(MFC) performance in treatment of solid potato waste by mixed feeding of boiled
potato and waste activated sludge. Water Science and Technology, 78(5-6), 1054-
1063.
Du, H., Guo, J., Xu, Y., Wu, Y., Li, F., & Wu, H. (2018). Enhancing microbial fuel cell
(MFC) performance in treatment of solid potato waste by mixed feeding of boiled
potato and waste activated sludge. Water Science and Technology, 78(5-6), 1054-
1063.
Emara, M., Abd El-Razek, A., & SayedAhmed, A. (2017). Industrial food processing
wastewater treatment by modified moving bed biofilm reactor (MBBR). Interna-
tional Journal of Scientific & Engineering Research, 8(1), 929-934.
Faria, A., Gonçalves, L., Peixoto, J. M., Peixoto, L., Brito, A. G., & Martins, G. (2017).
Resources recovery in the dairy industry: bioelectricity production using a con-
tinuous microbial fuel cell. Journal of Cleaner Production, 140, 971–976.
Feng, Y., Wang, X., Logan, B., & Lee, H. (2008). Brewery wastewater treatment using
air-cathode microbial fuel cells. 75(8), 873–880.
Fornero, J., Rosenbaum, M., & Angenent, L. (2010). Electric power generation from
municipal, food, and animal wastewaters using microbial fuel cells. Electroa-
nalysis, 22(7-8), 832–843.
Gatti, M., Quiñones, F., & Milocco, R. (2016). Estudio de diferentes celdas de com-
bustible microbianas para la generación de energía a partir de residuos orgánicos
de efluentes líquidos. VI Congreso Internacional Sobre Gestión y Tratamiento In-
tegral del Agua, 1,2. Córdoba.
He, L., Du, P., Chen, Y., Lu, H., Cheng, X., Chang, B., & Wang, Z. (Mayo de 2017).
Avances en celdas de combustible microbianas para el tratamiento de aguas re-
siduales. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 71, 388-403.
Heilmann, J., & Logan, B. (2006). Production of Electricity from Proteins using a Mi-
crobial Fuel Cell. Water Environment Research, 78(5), 531–537.
46
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
iAgua. (11 de abril de 2018). Eutrofización: Causas, consecuencias y soluciones.
doi:https://www.iagua.es/noticias/sewervac-iberica/eutrofizacion-causas-conse-
cuencias-y-soluciones
Jia, J., Tang, Y., Liu, B., Wu, D., Ren, N., & Xing, D. (2013). Electricity generation from
food wastes and microbial community structure in microbial fuel cells. Biore-
source Technology, 144, 94-99.
Kaewkannetra, P., Chiwes, W., & Chiu, T. Y. (2011). Treatment of cassava mill waste-
water and production of electricity through microbial fuel cell technology. Fuel,
90(8), 2746–2750.
Kim, J., Jung, S., Regan, J., & Logan, B. (2007). Electricity generation and microbial
community analysis of alcohol powered microbial fuel cells. Bioresource Te-
chnology, 98(13), 2568–2577.
Kim, N., Choi, Y., Jung, S., & Kim, S. (2000). Effect of initial carbon sources on the per-
formance of microbial fuel cells containingProteus vulgaris. Biotechnology and
Bioengineering, 70(1), 109–114.
Kumar, R., Singh, L., & Zularisam, A. (2016). Bioelectricity generation and treatment
of sugar mill effluent using a microbial fuel cell. Journal of Clean Energy Techno-
logies, 4(4), 249-252.
Lee, J., Shin, S., Jang, H., Kim, Y., Lee, J., & Kim, Y. (2007). Characterization of antibiotic
resistance genes in representative organic solid wastes: food waste-recycling was-
tewater, manure, and sewage sludge. Sci. Total Environ., 579, 1692–1698.
Li, J., Ziara, R. M., Li, S., Subbiah, J., & Dvorak, B. I. (2020). Understanding the sustai-
nability niche of continuous flow tubular microbial fuel cells on beef packing
wastewater treatment. Journal of Cleaner Production, 257.
Li, M., Zhou, M., Tian, X., Tan, C., McDaniel, C., Hassett, D., & Gu, T. (2018). Microbial
fuel cell (MFC) power performance improvement through. Biotechnology Ad-
vances, 36(4), 1317.
47
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Liu, H., Ramnarayanan, R., & Logan, B. (2004). Production of electricity during was-
tewater treatment using a single chamber microbial fuel cell. Environmental
Science & Technology, 38(7), 2281–2285.
Logan, B. (2008). Microbial Fuel Cell. New Jersey: Wiley.
Logan, E., Hamelers, B., Rozendal, R., Schroder, U., Keller, J., Freguia, S., Aelterman,
P., Verstraete, W., & Rabaey, K. (2006). Microbial fuel cells: Methodology and
technology. Environ. Sci. Technol., 40(17), 5181-5192.
Luo, H., Xu, G., Lu, Y., Liu, G., Zhang, R., Li, X., Zheng, X., & Yu, M. (2017). Electricity
generation in a microbial fuel cell using yogurt wastewater under alkaline con-
ditions. RSC Advances, 7(52), 32826–32832.
Ma, H., Peng, C., Jia, Y., Wang, Q., Tu, M., & Gao, M. (2018). Effect of fermentation
stillage of food waste on bioelectricity production and microbial community
structure in microbial fuel cells. Royal Society Open Science, 5.
Mansoorian, H. J., Mahvi, A. H., Jafari, A. J., Amin, M. M., Rajabizadeh, A., & Khanjani,
N. (2013). Bioelectricity generation using two chamber microbial fuel cell trea-
ting wastewater from food processing. Enzyme and Microbial Technology, 52(6-
7), 352–35.
Massaglia, G., Frascella, F., Chiadò, A., Sacco, A., Marasso, S. L., Cocuzza, M., Pirri,
C., & Quaglio, M. (2020). Electrospun Nanofibers: from Food to Energy by En-
gineered Electrodes in Microbial Fuel Cells. Nanomaterials, 10(3), 523.
Meicong, W., Zinuo, W., Fei, H., Liping, F., & Xuejun, Z. (2020). Polyelectrolytes/-
Fe2O3 modification of carbon cloth anode for dealing with food wastewater in
microbial fuel cell. Carbon Resources Conversion, 3, 76-81.
Min, B., & Logan, B. (2004). Continuous Electricity Generation from Domestic Waste-
water and Organic Substrates in a Flat Plate Microbial Fuel Cell. Environmental
Science & Technology, 38(21), 5809-5814.
Min, B., Kim, J., Oh, S., Regan, J., & Logan, B. (2005). Electricity generation from swine
wastewater using microbial fuel cells. Water Research, 39(20), 4961–4968.
doi:10.1016 / j.watres.2005.09.039.
48
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
Miran, W., Nawaz, M., Jang, J., & Lee, D. S. (2016). Conversion of orange peel waste
biomass to bioelectricity using a mediator-less microbial fuel cell . Science of
The Total Environment, 547, 197–205.
Mohamed, H. O., Obaid, M., Sayed, E. T., Abdelkareem, M. A., Park, M., Liu, Y., Kim,
H., & Barakat, N. A. (2017). Graphite Sheets as High-Performance Low-Cost Ano-
des for Microbial Fuel Cells Using Real Food Wastewater. Chemical Engineering
& Technology,, 40(12), 2243-2250.
Mohan, S., & Chandrasekhar, K. (2011). Solid phase microbial fuel cell (SMFC) for har-
nessing bioelectricity from composite food waste fermentation: Influence of elec-
trode assembly and buffering capacity. Bioresource Technology, 102(14),
7077–7085.
Moharir, P. V., & Tembhurkar, A. R. (2018). Comparative performance evaluation of
novel polystyrene membrane with ultrex as Proton Exchange Membranes in Mi-
crobial Fuel Cell for bioelectricity production from food waste. Bioresource Te-
chnology, 266, 291–296.
Moharir, P. V., & Tembhurkar, A. R. (2018). Effect of recirculation on bioelectricity ge-
neration using microbial fuel cell with food waste leachate as substrate. Interna-
tional Journal of Hydrogen Energy, 43(21), 10061–10069.
Noori, P., & Najafpour Darzi, G. (2015). Enhanced power generation in annular sin-
gle-chamber microbial fuel cell via optimization of electrode spacing using cho-
colate industry wastewater. Biotechnology and Applied Biochemistry, 63(3),
427–434.
Oliot, M., Galier, S., Roux de Balmann, H., & Bergel, A. (2016). Ion transport in mi-
crobial fuel cells: Key roles, theory and critical review. Applied Energy, 183,
1682-1704.
Pant, D., Van Bogaert, G., Diels, L., & Vanbroekhoven, K. (2010). A review of the subs-
trates used in microbial fuel cells (MFCs) for sustainable energy production (Vol.
101). Bioresource Technology.
49
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ALIMENTICIAS
PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA EN ECLDAS MICROBIANAS
Duche & Bahamonde, 11–50
Pariente, M. I. (16 de Julio de 2017). Problemática de las aguas residuales de la indus-
tria alimentaria. Obtenido de Aguasresiduales.info: https://www.aguasresiduales.
info/revista/noticias/problematica-de-las-aguas-residuales-de-la-industria-alimen-
taria-jiISR
Parot, S., Delia, M., & Bergel, A. (2008). Acetate to enhance electrochemical activity
of biofilms from garden compost. 2737–2742. Electrochim.
Radeef, A. Y., & Ismail, Z. Z. (2019). Polarization model of microbial fuel cell for treat-
ment of actual potato chips processing wastewater associated with power gene-
ration. Journal of Electroanalytical Chemistry., 836, 176-181.
Rahman, A., Borhan, M. S., & Rahman, S. (2017). Evaluation of microbial fuel cell
(MFC) for bioelectricity generation and pollutants removal from sugar beet pro-
cessing wastewater (SBPW). Water Science and Technology, 77(2), 387–397.
Restrepo, M. (2012). Producción más limpia en la industria alimentaria. Cleaner Pro-
duction in Food Industry, 88-101.
Revelo, D., Hurtado, N., & Ruiz, J. (28 de Junio de 2013). Celdas de Combustible Mi-
crobianas (CCMs): Un Reto para la Remoción de Materia Orgánica y la Genera-
ción de Energía Eléctrica. Información Tecnológica, 24(6), 17-28. doi:
10.4067/S0718-07642013000600004
Rezaei, F., Richard, T., Brennan, R., & Logan, B. (2007). Substrate-Enhanced Microbial
Fuel Cells for Improved Remote Power Generation from Sediment-Based Systems.
Environmental Science & Technology, 41(11), 4053–4058. doi:10.1021/es
070426e
Seijas, A. (2010). Aguas residuales en la industria agroalimentaria. UCAB.
Serment, J., Lara, E., Becerril, K., Suárez, S., & Ramírez, N. (2017). Detección y aisla-
miento de microorganismos exoelectrógenos a partir de lodos del río Lerma, Es-
tado de México, México. Rev. Int. Contam. Ambie, 33(4), 617-628.
Solano, M. (2011). Impacto ambiental por aguas residuales y residuos sólidos en la
calidad del agua de la parte media- alta de la microcuenca del río Damas y pro-
50
InfoANALÍTICA NÚMERO ESPECIAL
Junio 2021
puesta de manejo. Obtenido de https://www.aya.go.cr/centroDocumetacion/ca-
talogoGeneral/Impacto%20ambiental%20por%20aguas%20residuales%20y%2
0residuos%20s%C3%B3lidos%20en%20la%20calidad%20del%20agua.pdf
Song, R., Zhao, C., Jiang, L. A.-H., Zhang, J., & Zhu, J. (2016). Bacteria-Affinity 3D
Macroporous Graphene/MWCNTs/Fe3O4 Foams for High-Performance Micro-
bial Fuel Cells. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(25), 16170–16177.
Sreelekshmy, B. R., Basheer, R., Savithri, S., lal, V., Elias, L., & Shibli, S. M. (2020). Sus-
tainable Electric Power Generation from Live Anaerobic Digestion of Sugar In-
dustry Effluents Using Microbial Fuel Cells. Journal of Materials Chemistry A.
Tekerlekopoulou, A., Economou, C., Tatoulis, T., Akratos, C., & Vayenas, D. (2020).
Wastewater treatment and water reuse in the food industry. The Interaction of
Food Industry and Environment, 245-280.
WWAP. (2015). Informe de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hí-
dricos en el mundo 2015: Agua para un mundo sostenible. París.
WWAP. (2017). Informe de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hí-
dricos en el mundo 2017: Aguas residuales, el recurso sin explotar. París.
Yan, D., Yang, X., & Yuan, W. (2015). Electricity and H2 generation from hemicellulose
by sequential fermentation and microbial fuel/electrolysis cell. Journal of Power
Sources, 289, 26–33.
Yu, J., Park, Y., Kim, B., & Lee, T. (2015). Power densities and microbial communities
of brewery wastewater-fed microbial fuel cells according to the initial substrates.
Bioprocess Biosyst Eng, 38, 85–92.
Zhao, Q., Yu, H., Zhang, W., Kabutey, F., Jiang, J., Zhang, Y., Wang, K., & Ding, J.
(2017). Microbial fuel cell with high content solid wastes as substrates: a review.
Frontiers of Environmental Science & Engineering, 11(2).
