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Un grano de sal o dos es todo lo que necesitan las células microbianas de la electrólisis para producir hidrógeno a partir de aguas residuales o subproductos orgánicos, sin necesidad de añadir dióxido de carbono a la atmósfera ni usar la red eléctrica, según pone de manifiesto una investigación de la Universidad de Pensilvania publicada en la revista "Proceedings of the National Academy of Sciences".

"Este sistema podría producir hidrógeno en cualquier lugar donde haya aguas residuales cerca de agua marina", afirma Bruce E. Logan, profesor de Ingeniería Ambiental, que añade que dicho sistema "no utiliza electricidad y carece de carbono. En este sentido, subraya que "es una fuente inagotable de energía".

Hasta ahora, las células microbianas de la electrólisis que producen hidrógeno requerían pilas de combustible con alguna entrada eléctrica. En el reciente estudio de Logan, en colaboración con el doctor Younggy Kim, la diferencia entre el agua dulce y el agua de mar es lo que añade la energía extra necesaria para producir hidrógeno.

Las células de la electrólisis de Logan tenían entre un 58 y un 64 por ciento de eficiencia y una producción de entre 0,8 y 1,6 metros cúbicos de hidrógeno por cada metro cúbico de líquido. Los investigadores estimaron que sólo el 1 por ciento de la energía producida era necesaria para bombear el agua a través del sistema.

La clave de estas células de la electrólisis microbiana es la electrodiálisis inversa (RED, por sus siglas en inglés), que extrae energía a partir de las diferencias iónicas entre el agua salada y el agua dulce. Una pila RED alterna las membranas de intercambio iónico -positivas y negativas- contribuyendo así a la producción eléctrica.

La tecnología de RED para hidrolizar el agua requiere 1,8 voltios, lo que en la práctica requeriría alrededor de 25 pares de baterías. Sin embargo, la combinación de la tecnología de RED con bacterias exoelectrógenas -bacterias que consumen materia orgánica y producen una corriente eléctrica- redujo el número de pilas de RED a cinco pares.

Trabajos previos con células de electrólisis microbiana mostraron que éstas podían, por sí mismas, producir alrededor de 0,3 voltios de electricidad, pero no la cantidad de 0,414 voltios necesaria para la generación de hidrógeno en las células de combustible. Ahora, con menos de 0,2 voltios de electricidad se ha logrado liberar el hidrógeno.

"Necesitamos mucho menos de los 1,8 voltios necesarios para hidrolizar agua. Los líquidos biodegradables y los residuos de celulosa son abundantes y gracias al hidrógeno podemos deshacernos de aguas residuales y subproductos. Esto podría ser una fuente inagotable de energía", concluye Logan.

Logan y Kim usaron platino como catalizador, pero también observaron que el sulfuro de molibdeno, con una eficiencia energética del 51 por ciento, era otro buen candidato.