Las bacterias que producen electricidad parecen ciencia ficción, pero ya se están usando en laboratorios y plantas piloto para limpiar agua sucia y, al mismo tiempo, generar energía. En este artículo vamos a ver qué son estas bacterias, cómo funcionan por dentro y por qué pueden cambiar la forma en la que tratamos las aguas residuales y aprovechamos los residuos orgánicos.
Lo vamos a explicar paso a paso, sin fórmulas raras, pero sin perder el rigor. Verás cómo pasan de “comer” materia orgánica a soltar electrones, cómo esos electrones viajan por un circuito eléctrico y qué limitaciones reales tiene todo esto hoy. Además, revisaremos aplicaciones como la depuración de aguas residuales, los biosensores y el reciclaje de CO₂ en combustibles más limpios.
Ten en cuenta que se trata de información divulgativa basada en estudios científicos; no sustituye el trabajo de ingenieros ambientales, microbiólogos ni personal especializado en depuración de aguas.
Índice del artículo
Qué son las bacterias que producen electricidad
Cuando hablamos de bacterias que producen electricidad nos referimos a microorganismos capaces de sacar los electrones de su interior y entregarlos al exterior, normalmente a un material conductor como un electrodo. Todas las células generan electrones al descomponer nutrientes, pero la mayoría los usan internamente. Estas bacterias, en cambio, han desarrollado trucos para expulsarlos fuera y utilizarlos como parte de su respiración.
Muchos de estos microorganismos viven en ambientes sin oxígeno: fondos de lagos, lodos de depuradoras o sedimentos marinos. Allí no pueden “respirar” oxígeno como nosotros, así que recurren a otros aceptores de electrones, como minerales metálicos o compuestos presentes en el agua. Algunas especies usan incluso moléculas llamadas naftoquinonas como intermediarias, que funcionan como pequeños “cables químicos” que llevan los electrones desde el interior de la célula hasta el exterior.
Además, estas bacterias se agrupan formando biopelículas sobre superficies sólidas. Eso les permite compartir nutrientes, intercambiar señales químicas y, sobre todo, crear rutas colectivas para mover los electrones hacia un electrodo común. El resultado práctico es que, si se diseña bien el sistema, el metabolismo de la bacteria se convierte en una pequeña corriente eléctrica continua.
Idea clave: estas bacterias no “fabrican” electricidad de la nada, sino que transforman la energía química de los residuos orgánicos en electrones que podemos recoger con un electrodo, igual que una pila usa reacciones químicas para generar corriente.
| Aspecto | Bacteria común | Bacteria electroactiva |
|---|---|---|
| Respiración | Usa oxígeno u otros compuestos dentro o muy cerca de la célula | Transfiere electrones a minerales o electrodos a distancia |
| Ambiente típico | Aguas limpias, intestino, suelo bien aireado | Lodos, sedimentos pobres en oxígeno, aguas residuales |
| Aplicación | Fermentación, microbiota, degradación de materia orgánica | Generar corriente eléctrica y depurar agua sucia |
| Relación con metales | Poca interacción directa | Puede “respirar” óxidos metálicos o superficies conductoras |
Cómo funcionan estas bacterias eléctricas paso a paso
Para entender cómo funcionan las bacterias que producen electricidad, conviene seguir el viaje de un electrón desde que la bacteria se “come” un residuo hasta que ese electrón termina circulando por un cable. El mecanismo varía algo entre especies, pero la idea general es muy parecida.
Del alimento al electrón que sale de la célula
En primer lugar, la bacteria consume materia orgánica: restos de comida, azúcares, ácidos grasos u otros compuestos presentes en el agua sucia. Al descomponer estas moléculas libera electrones y protones, igual que ocurre en nuestras células. Esos electrones se mueven por una cadena de proteínas internas, que actúa como un circuito eléctrico microscópico.
En una bacteria “normal”, esos electrones terminan reduciendo oxígeno u otros compuestos muy próximos a la membrana. En cambio, en las bacterias electroactivas, parte de esos electrones se dirige hacia proteínas especiales situadas en la superficie de la célula. Estas proteínas funcionan como enchufes biológicos, capaces de transferir electrones a lo que haya fuera: un mineral metálico, una partícula de carbón o un electrodo diseñado por nosotros.
Naftoquinonas: el cable químico que conecta interior y exterior
En algunos estudios recientes se ha descrito una estrategia especialmente curiosa: ciertas bacterias producen y liberan naftoquinonas, moléculas que aceptan electrones dentro de la célula y los transportan hacia el exterior. Después, esas mismas moléculas ceden los electrones a un material conductor y vuelven a empezar el ciclo. Así se crea una especie de “cinta transportadora” química entre el metabolismo interno y el electrodo.
Este truco tiene varias ventajas. Por un lado, permite que la bacteria siga respirando incluso cuando no hay oxígeno disponible, porque el electrodo hace de “pulmón a distancia”. Por otro, abre la puerta a controlar mejor el proceso ajustando la cantidad de estas naftoquinonas y el tipo de material donde dejan los electrones.
Respirar sin oxígeno gracias a la respiración extracelular
Todo este sistema se conoce como respiración extracelular: en vez de entregar los electrones a un compuesto dentro o pegado a la membrana, la bacteria los expulsa hacia el exterior. Desde el punto de vista energético, la bacteria sigue ganando ATP —su “moneda de energía”—, pero a cambio nos entrega una pequeña corriente eléctrica. Si colocamos muchas bacterias juntas en un dispositivo adecuado, la suma de millones de electrones fluyendo se convierte en algo medible con un simple polímetro.
Consejo práctico: si lees que una bacteria “respira electricidad”, normalmente significa que usa minerales, electrodos o moléculas como las naftoquinonas para librarse de sus electrones en lugar de usar oxígeno. Esa idea es la base de la mayoría de experimentos con bacterias que producen electricidad.
| Paso | Qué ocurre | Resultado energético |
|---|---|---|
| 1. Ingesta de materia orgánica | La bacteria descompone residuos presentes en el agua sucia | Obtiene energía química utilizable |
| 2. Generación de electrones | Las rutas metabólicas liberan electrones y protones | Se forma un gradiente que permite producir ATP |
| 3. Transferencia a proteínas o naftoquinonas | Los electrones pasan a estructuras capaces de llegar al exterior | La bacteria evita acumular electrones “sobrantes” |
| 4. Entrega al electrodo | Los electrones saltan al electrodo y de ahí a un circuito | Se genera una pequeña corriente eléctrica continua |
Bacterias que producen electricidad para limpiar agua sucia
Una de las aplicaciones más prometedoras de las bacterias que producen electricidad es la depuración de aguas residuales. En una depuradora convencional ya se usan microorganismos para degradar la materia orgánica, pero se pierde casi toda la energía química de esos residuos. Con las llamadas pilas de combustible microbianas, parte de esa energía se puede transformar en electricidad mientras se limpia el agua.
El esquema básico es sencillo: en un compartimento se introduce el agua sucia junto con un electrodo. Las bacterias electroactivas colonizan ese electrodo y se alimentan de la materia orgánica disuelta. A medida que metabolizan los residuos, envían electrones al electrodo. Esos electrones recorren un circuito externo hasta un segundo electrodo, donde se completa la reacción. Mientras tanto, la carga contaminante del agua disminuye.
En plantas piloto de España y otros países ya se han probado sistemas en los que el lodo bacteriano no solo limpia el agua, sino que alimenta una señal eléctrica estable. Aunque la potencia todavía es modesta, es suficiente para alimentar sensores, pequeños equipos electrónicos o etapas del propio sistema de depuración. De esta forma, el tratamiento de aguas residuales se vuelve un poco menos dependiente de la red eléctrica.
| Elemento | Función en la pila microbiana | Qué aporta al proceso |
|---|---|---|
| Cámara anódica | Contiene el agua sucia y las bacterias electroactivas | Es la zona donde se degradan los residuos orgánicos |
| Ánodo (electrodo negativo) | Recoge los electrones que entregan las bacterias | Conecta el metabolismo microbiano con el circuito eléctrico |
| Cátodo (electrodo positivo) | Cierra el circuito aceptando los electrones | Permite que circule la corriente eléctrica |
| Membrana o separación | Evita que los compartimentos se mezclen completamente | Mantiene gradientes químicos estables y mejora el rendimiento |
Qué debes saber: en los proyectos de depuración con bacterias eléctricas se busca un equilibrio entre limpiar bien el agua y obtener una corriente lo bastante estable como para alimentar sensores o reducir el consumo energético de la planta. El objetivo no es sustituir a una central eléctrica, sino aprovechar energía que antes se desperdiciaba.
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Más usos: biosensores, CO₂ y suelos contaminados
Aunque la imagen más llamativa es la de depuradoras que generan electricidad, las bacterias que producen electricidad tienen otras aplicaciones muy interesantes. Gracias a que su actividad se puede leer como una señal eléctrica, son candidatas ideales para biosensores que detecten cambios en el agua o en el suelo de forma continua.
Por ejemplo, se pueden diseñar dispositivos en los que la corriente eléctrica disminuye cuando aparece un contaminante concreto. Así, en lugar de medir directamente la concentración de esa sustancia, se vigila la respuesta de la comunidad bacteriana. Este enfoque es útil en entornos donde no es práctico enviar muestras al laboratorio cada poco tiempo.
Además, existe toda una línea de investigación en la que se combinan bacterias eléctricas con electrodos especiales para convertir CO₂ en compuestos más útiles, como ciertos ácidos orgánicos. En estos sistemas, el electrodo suministra electrones a las bacterias, que utilizan esa energía adicional para transformar el dióxido de carbono. Es el camino inverso al de las pilas microbianas, pero se basa en la misma capacidad de mover electrones dentro y fuera de la célula.
| Aplicación | Rol de las bacterias eléctricas | Beneficio principal |
|---|---|---|
| Control de calidad del agua | Cambios en la corriente indican contaminación o falta de nutrientes | Permite una vigilancia continua sin análisis complejos |
| Reciclaje de CO₂ | Usan electrones externos para reducir CO₂ a compuestos orgánicos | Puede ayudar a cerrar el ciclo del carbono en procesos industriales |
| Suelos contaminados | Transforman contaminantes mientras generan o consumen corriente | Facilita la monitorización del proceso de limpieza |
Desde el punto de vista de la divulgación científica, estas tecnologías conectan muy bien con otros procesos en los que los microorganismos hacen trabajos “ocultos” por nosotros. Si te gusta esa cara menos visible de la biología, te puede interesar el artículo sobre materiales extraños como los cuasicristales, donde también se explica cómo descubrimientos aparentemente raros acaban teniendo aplicaciones concretas.
¿Se pueden usar estas bacterias en casa?
Una duda frecuente es si podemos montar en casa un pequeño sistema con bacterias que producen electricidad. La respuesta es que, a nivel doméstico, solo tiene sentido como experimento educativo. Hay kits y montajes sencillos que utilizan agua con restos de comida, barro o incluso macetas con plantas para obtener unos milivoltios de corriente, suficientes para encender un LED muy pequeño o alimentar un sensor durante un rato.
En estos montajes, lo importante es observar el proceso: ver cómo la corriente tarda unos días en estabilizarse, comprobar que aumenta cuando añadimos algo de comida extra para las bacterias o que baja si el sistema se queda sin nutrientes. Así se entiende mejor que la electricidad no surge del barro en sí, sino del metabolismo de una comunidad viva.
Aviso importante: aunque estos experimentos son sencillos, es mejor no usar aguas residuales reales ni lodos de depuradora en casa. Trabajar con bacterias ambientales debe hacerse con sentido común, buena higiene y, cuando se trata de instalaciones serias, bajo la supervisión de personal especializado. Este contenido es informativo y no sustituye la orientación de ingenieros o técnicos de depuración.
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Riesgos, límites y mitos de las bacterias eléctricas
Cuando se habla de bacterias que producen electricidad es fácil exagerar. A veces se da a entender que pronto tendremos ciudades enteras alimentadas por depuradoras, pero los números reales son más modestos. La densidad de potencia de las pilas microbianas actuales es limitada y, aunque mejora cada año, todavía está lejos de competir con paneles solares o turbinas eólicas.
Sin embargo, eso no significa que la tecnología sea irrelevante. Su gran ventaja es que aprovecha procesos que ya debemos realizar: tratar aguas residuales, limpiar corrientes de residuos industriales o gestionar lixiviados. Si, además de depurar, conseguimos generar una parte de la energía necesaria para el propio proceso o para alimentar sensores, ya hemos dado un paso importante.
En cuanto a los riesgos, la mayor parte de las bacterias usadas pertenecen a grupos que no causan enfermedad en personas sanas y se manipulan en niveles de bioseguridad estándar. Aun así, cualquier instalación debe cumplir la normativa de residuos, gestionar bien los lodos y evitar la liberación incontrolada de microorganismos al medio. Como ocurre con cualquier biotecnología ambiental, el diseño debe ser prudente y transparente.
| Aspecto | Ventajas | Limitaciones actuales |
|---|---|---|
| Energía | Aprovecha la energía química de residuos que ya existen | Potencias bajas comparadas con otras renovables |
| Medio ambiente | Contribuye a depurar agua sucia y reducir carga orgánica | Requiere controlar bien los lodos y subproductos |
| Costes | Puede reducir gasto energético de depuradoras a largo plazo | La inversión inicial y el mantenimiento aún son altos |
| Escalado | Funciona bien en proyectos piloto y escalas intermedias | Faltan instalaciones masivas para comprobar su rendimiento real |
Por qué importa: el valor de estas bacterias no está en sustituir a otras fuentes de energía, sino en transformar la depuración de aguas en un proceso más eficiente, monitorizable y alineado con la economía circular.
El futuro de las bacterias que producen electricidad
Mirando a medio plazo, todo apunta a que veremos cada vez más sistemas híbridos que combinen bacterias electroactivas con otras tecnologías: paneles solares, digestores anaerobios o sistemas de desalación. En algunos proyectos se está probando a usar la electricidad generada por las bacterias para alimentar etapas de desinfección o producir hidrógeno, cerrando así un pequeño ciclo de energía renovable alrededor del agua sucia.
También es probable que se desarrollen comunidades bacterianas diseñadas a medida, donde varias especies colaboren para aprovechar mejor los residuos. Unas se encargarían de descomponer compuestos complejos; otras, de transferir electrones al electrodo con mayor eficiencia. Esta idea se inspira en cómo funcionan de forma natural los lodos de las depuradoras, pero con un grado de control mucho mayor.
Para el ciudadano de a pie, el impacto se notará sobre todo en la forma en la que gestionamos el agua y los residuos. Si las depuradoras consumen menos energía y recuperan parte de la que hoy se pierde, el sistema será más sostenible y menos vulnerable a subidas de precios. Además, la experiencia que se está acumulando con estas bacterias puede inspirar soluciones nuevas en otros campos, desde sensores autónomos hasta dispositivos que funcionen con corrientes de residuos agrícolas.
Qué puedes hacer: estar atento a cómo tu ciudad comunica el tratamiento de las aguas residuales, apoyar proyectos de I+D en biotecnología ambiental y reducir la cantidad de residuos que tiras por el desagüe son formas sencillas de acompañar el desarrollo de estas tecnologías.
Preguntas frecuentes sobre bacterias que producen electricidad
¿Qué son exactamente las bacterias que producen electricidad?
Son microorganismos capaces de transferir los electrones generados en su metabolismo hacia el exterior de la célula, normalmente a un mineral o a un electrodo. Gracias a esa transferencia se puede medir una corriente eléctrica pequeña pero continua mientras degradan materia orgánica presente en el agua sucia.
¿Por qué interesan para limpiar aguas residuales?
Interesan porque permiten depurar aguas residuales y, al mismo tiempo, recuperar parte de la energía química que contienen los residuos. En lugar de gastar solo electricidad para tratar el agua, una parte del proceso puede alimentarse con la corriente generada por las propias bacterias que producen electricidad.
¿Son peligrosas para la salud humana?
Las especies utilizadas en este tipo de sistemas se seleccionan por su capacidad para degradar residuos y transferir electrones, no por su efecto sobre las personas. En general se manejan con niveles de seguridad estándar y dentro de instalaciones cerradas. Aun así, cualquier proyecto serio debe cumplir la normativa de aguas y residuos para evitar riesgos innecesarios.
¿Cuánta electricidad pueden generar estas bacterias?
Actualmente generan potencias relativamente bajas, suficientes para alimentar sensores, pequeños sistemas de monitorización o parte de las propias instalaciones de depuración. Todavía no están pensadas para suministrar electricidad a gran escala, pero sí para mejorar la eficiencia energética de procesos que ya son imprescindibles.
¿Podré tener en casa un sistema que limpie el agua y alimente mis electrodomésticos?
En el corto plazo, no. Lo más realista a nivel doméstico son montajes educativos o sistemas muy pequeños para alimentar sensores. La aplicación masiva tiene más sentido en depuradoras municipales, industrias alimentarias o instalaciones agrícolas, donde ya existe una gran cantidad de agua sucia y merece la pena invertir en equipos especializados.
