El tratamiento de aguas residuales convencional consume el 2 por ciento de la capacidad energética mundial, alrededor de 80.000 megavatios, con un coste de cuarenta mil millones de dólares al año.
Utilizando una tecnología microbiana convencional de células de combustible y su propio proceso de ingeniería, Emefcy cosecha energía de las aguas residuales, generando la energía suficiente para todo el proceso de tratamiento. En el tratamiento de aguas residuales industriales particularmente ricas en carbono, según la compañía, el proceso produce electricidad en exceso que puede ser devuelta a la red y así conseguir un beneficio.
En las células de combustible microbianas, una serie de microorganismos naturales oxidan las aguas residuales. Un ánodo y un cátodo, colocados a una distancia crítica en el agua, crean un circuito eléctrico a partir de los electrones obtenidos de esta oxidación.
Ely Cohen, vicepresidente de marketing de Emefcy, afirma que el proceso de la empresa reduce el coste total de tratamiento de aguas residuales de un 30 a un 40 por ciento al eliminar el gasto en energía, y también reduce la cantidad de lodos que deben ser transportados posteriormente en camiones hasta en un 80 por ciento.
El tratamiento de aguas residuales tradicional consiste en forzar aire a través del agua para airearla. Esto es también importante para la actividad de las células microbianas. Emefcy expone una mayor cantidad de aguas residuales al aire, aunque sin utilizar el proceso de bombeo de aire a través del agua, que utiliza una gran cantidad de energía. En vez de eso, las aguas residuales fluyen a través de un "reactor biogénico" construido con tubos de 1,7 metros de diámetro y cuatro metros de alto. En el interior de los tubos, el agua y el aire fluyen separados por una membrana.
"El reactor está dividido en dos áreas", afirma el director general de Emefcy, Eytan Levy. "En una zona se coloca una gran cantidad de aguas residuales, aunque no hay aire. En la otra zona hay aire, pero no aguas residuales. Estas dos áreas están separadas por una membrana y ambas están conectadas a una superficie eléctricamente conductora en la que se cultivan las bacterias".
Los electrones producidos por las bacterias fluyen hacia el oxígeno en el aire a través de nanocables hechos de proyecciones naturales parecidas a pelos localizadas en la superficie de los microbios. "Bajo estas condiciones dentro del reactor las bacterias desarrollan la capacidad de hacer que estos pelos se conviertan en conductores de electricidad y se comporten como un alambre metálico", afirma Levy.
Los electrodos utilizados son de plástico recubierto, lo que los hace más baratos y más fáciles de mantener.
Cada dispositivo puede procesar 10 metros cúbicos de aguas residuales al día, y tiene una vida útil prevista de 15 años. Los dispositivos se pueden añadir de forma modular, evitando la necesidad de una gran inversión inicial en infraestructura. Emefcy espera comenzar la producción industrial este mes, y sus primeras ventas están previstas para principios de 2012.
Itamar Willner, profesor del Instituto de Química de la Universidad Hebrea, y autor de una reciente revisión de la tecnología de células de biocombustible en la revista Fuel Cells, afirma que usar células de combustible microbianas para la descontaminación de aguas residuales sigue siendo "un desafío".
"Existe una tremenda diferencia entre un sistema de demostración y su ampliación para tratar miles de toneladas de aguas residuales, además de una diferencia entre el agua artificialmente contaminada utilizada para las pruebas de laboratorio y el mundo real, donde tenemos diferentes residuos y materiales distintos", asegura Willner.
Lital Alfonta, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería de Biotecnología de la Universidad Ben-Gurion, dedicada al desarrollo de células de combustible microbianas mediante ingeniería genética, afirma que se ha producido un gran entusiasmo en las conferencias inte acionales en relación a los progresos realizados por Emefcy.
"Utilizan materiales muy baratos que aún así les proporcionan la mayor potencia posible", afirma Alfonta. "También han mejorado enormemente el método mediante la reducción de sus electrodos, creando un área de superficie mucho mayor".
Sin embargo, Alfonta cree que el 80 por ciento de la energía generada por los microbios se pierde en el proceso, porque los electrones nunca llegan a los electrodos. Está investigando si los microbios pueden ser modificados genéticamente para mejorar la eficiencia de la transferencia de electrones entre el microorganismo y el electrodo de la célula de combustible.
Por el momento, Emefcy se contentaría si sus dispositivos llegaran a ser neutrales en cuanto a la energía, con un pequeño sobrante procedente del tratamiento de aguas residuales industriales.
"Si usted es una organización a la búsqueda de energía renovable, no venga a nosotros", afirma Cohen. "Céntrese en la energía eólica. La energía solar. Si usted tiene un problema de aguas residuales, hable con nosotros y juntos encontraremos una solución muy efectiva en cuanto a costes, y que hasta cierto punto podría también ser una solución de energía positiva".