Desarrollo de una celda de combustible microbiana para la depuración de efluentes residuales y la producción de biogás en viviendas de la vereda el Granadillo del municipio de Piedecuesta

Abstract

En este proyecto se desarrolló un prototipo de celda de combustible microbiana (CCM) de intercambio de protones, diseñado para operar en condiciones anaerobias y destinado al tratamiento de aguas residuales domésticas en viviendas de la vereda El Granadillo, Piedecuesta (Santander). La investigación surgió debido a la falta de infraestructura adecuada en zonas rurales para la depuración de aguas residuales como plantas de tratamiento, problemática que afecta la calidad ambiental y la salud de las comunidades. La metodología incluyó la caracterización fisicoquímica del agua residual, el diseño y construcción de cuatro configuraciones experimentales de CCM, y la evaluación de parámetros clave como DBO, DQO, relación DBO/DQO, oxígeno disuelto y producción de biogás. Estos indicadores permitieron medir la eficiencia del sistema tanto en la reducción de carga orgánica como en la generación de gas metano (CH4) aprovechable. Los resultados mostraron que las configuraciones con menor sobrecarga de sustrato (CCM 1 y CCM 2) alcanzaron mayores eficiencias en la remoción de materia orgánica, con reducciones significativas en DBO y DQO. Por su parte, la CCM 4 generó el mayor volumen de biogás, 3167 ml de CH4 en 11 días, aunque con menor eficiencia relativa en la conversión de sólidos volátiles en metano. Estos hallazgos evidencian que el balance entre carga orgánica, actividad microbiana y condiciones operativas es determinante para el desempeño del sistema. El prototipo de CCM demostró ser una alternativa viable en caso de implementarse, de bajo costo y bajo impacto ambiental para la depuración de aguas residuales y la producción simultánea de energía renovable en entornos rurales. Su ejecución futura puede contribuir a mejorar la calidad de vida de comunidades con limitaciones en infraestructura, promoviendo prácticas sostenibles y la transición hacia sistemas energéticos descentralizados.