Proyecto FENCYT

1. MINISTERIO DE EDUCACIÓN
GOBIERNO REGIONAL LIMA PROVINCIA
Unidad de Gestión Educativa Local N°10 - Huaral
Av. los naturales s/n. directivos_secundaria@losnaturales.edu.pe
CATEGORIA “B”
ÁREA: ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN TECNOLÓGICA
TITULO DE PROYECTO
“GENERADOR BIOLÓGICO DE ENERGÍA LIMPIA”
Equipo del proyecto Grado de
estudios
Teléfono Correo
electrónico
Marina Madelaine Casazola Balcazar 2A 967705176
Keni Franchesco Cueva Peña 2A 966001861
Luis Francisco Martinez Buitron 2A 938137614
Genesis Angela Ramirez Gonzales 2A 926760215
Docente Asesor: CASTILLO PONCIANO, Nilton Alex
Teléfono: 989859052
Correo electrónico: nilton5432p@gmail.com
Especialidad: Biología y Química.

2. pág. 2
ÍNDICE
Pág
Resumen…………………………………………………………………………………3
Introducción……………………………………………………………………………...4
La biomasa ………………………………………………………………………………5
Transferencia de electrones desde el microorganismo al ánodo…………………………5
Transferencia de electrones desde el cátodo al microorganismo…………………………5
Celdas de combustible microbianas……………………………………………………...6
Definición de términos ……………………………………………………………….…6
Antecedentes de la indagación ……………………………………………………….…7
Determinación de la alternativa de solución tecnológica…………………………….…8
Requerimientos…………………………………………………………………………9
Diseño de la solución construida……………………………………………………….10
Gráfica Nº1: Sistema electroquímico en un macetero………………………………….10
Gráfica Nº2: Proceso fotosintético en el sistema electroquímico………………………10
Gráfica Nº3: Proceso de Reacción Electroquímica en el macetero…………………….11
Gráfica Nº4: sistema integral del circuito fotoeléctrico………………………………..11
Gráfica Nº05: Sistema integral del generador biológico de energía limpia……………12
Medidas de seguridad ………………………………………………………………….12
Materiales, herramientas, instrumentos, costo…………………………………………13
Tiempo …………………………………………………………………………………14
Solución tecnológica implementada …………………………………………………...14
Fundamentos de la experimentación…………………………………………………...14
Proceso de la implementación …………………………………………………………15
Errores, ajustes………………………………………………………………………….18
Validación………………………………………………………………………………19
Verificar el funcionamiento…………………………………………………………….20
Evaluación………………………………………………………………………...……21
Impactos………………………………………………………………………………..23
Conclusiones……………………………………………………………………………24
Referencias bibliográficas………………………………………………….…………..24

3. pág. 3
RESUMEN
Este proyecto de innovación surge frente a la alta demanda energética y a nuestra
producción incesante de residuos orgánicos. Muchos hogares no tienen acceso a la energía
eléctrica convencional, a la vez son espacios de producción de materia orgánica doméstica
y que son desechados como basura en los vertederos generando contaminación que
impacta negativamente al ambiente. Esto implica contribuir con acciones
medioambientales con el planeta en la reducción de los impactos negativos generados por
la energía convencional y residuos orgánicos.
El propósito es diseñar e implementar un generador biológico capaz de generar energía
limpia al aprovechar los procesos bioenzimáticos que ocurre en la degradación de la
materia orgánica, como también del propio proceso de la fotosíntesis que realiza las
plantas, considerando también a los microorganismos como agente que influyen en la
producción de protones (p+
, H2) y electrones (e-
). De esta forma estaremos permitiendo
el acceso de energía eléctrica a la población, y contribuyendo con el planeta al reducir
parte de los impactos negativos que generan los combustibles fósiles y la contaminación
por residuos en los hogares que incrementa los gases de efecto invernadero.
Para el diseño e implementación del prototipo se estructuró un circuito eléctrico a base
de debe prototipar diez macetas con su respectiva planta y una compostera todas ellas
conectadas en un circuito eléctrico en serie, el cual se representa esta conexión con ciertos
dispositivos.
Los resultados obtenidos fueron exitosos puesto que se logró generar energía limpia,
aprovechando la degradación de la materia orgánica, como los procesos enzimáticos que
ocurre en las plantas al realizar la fotosíntesis. Donde en ambos casos existe liberación de
protones y electrones que son captados por celdas electrolíticas. Pues de esta manera se
pretende impulsar al acceso de la energía eléctrica y su consumo en equipos menores
(celular, linterna led, calculadora, reloj, etc.) pues de esta manera estamos contribuyendo
con el planeta al realizar acciones locales desde el hogar.

4. pág. 4
INTRODUCCIÓN
A nivel mundial hay 7,5 mil millones de habitantes, y el 16% de esta población carece
del servicio de electricidad, es por ello que utilizan combustibles fósiles, para calentar y
alumbrar sus hogares. El elevado consumo de energía mundial propicia que la
contaminación en general de la tierra y atmósfera sea elevada, con graves resultados para
los ecosistemas, la salud de las personas y el clima, debido a que las principales fuentes
de energías empleadas son No Renovables.
En la actualidad, la búsqueda de nuevas alternativas para la obtención de energía en
relación a las ya convencionales, siendo principalmente la explotación del petróleo,
predispone a la sociedad a seguir investigando las fuentes de energías alternativas desde
las actividades cotidianas como el aprovechamiento de los residuos orgánicos y de las
propias plantas que consumen el compost.
Muchos ciudadanos no tienen acceso a la energía eléctrica, otros tienden a facturar tarifas
muy elevados que restringe su economía, por consiguiente los ciudadanos generamos
gran cantidad de residuos orgánicos a diario generando impactos negativos al ambiente,
muchos personas son amantes de las plantas muchos hogares cuentan con maceteros y
sus plantas, existe una relación directa entre los residuos orgánicos y la planta, por ende
es necesario aprovechar sus procesos biológicos como fuente de energía limpia.
El elevado consumo de hidrocarburos a nivel mundial, propicia la contaminación tanto
del aire, tierra y agua a niveles muy elevados, con graves resultados para los ecosistemas
y seres vivos que habitamos en el planeta.
La energía procedente del sol la usan directamente las plantas verdes y demás organismos
fotosintéticos capaces de capturar la energía solar, transformarla en energía química y
almacenarla. Este proceso natural se denomina fotosíntesis y consiste en convertir la
energía solar, el agua y el dióxido de carbono en carbohidratos y oxígeno que actúan
como nutrientes para las plantas.
La tecnología del proceso de la fotosíntesis está basada en un generador biológico que
obtiene electricidad de la descomposición de sustancias orgánicas extraídas naturalmente
de las plantas. Lo consigue liberando electrones y H2O en el proceso, sin causar daños a
ningún organismo vivo.
Este proyecto permite identificar nuevas formas de generación de energía limpia, así
como la investigación de energías alternativas sustentables.

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La biomasa residual vegetal puede someterse a procesos termoquímicos (combustión-
pirolisis-gasificación-alta presión e hidrotratamiento), procesos de conversión biológica
(fermentación-digestión) y procesos químicos (esterificación - modificación química);
obteniendo combustibles sólidos, líquidos, gaseosos o directamente en electricidad para
ser utilizados como fuente de energía en el sector doméstico, transporte, agroindustrial,
entre otros (López, 2013).
La biomasa es una energía renovable, ya que su contenido energético es el resultado de
la fotosíntesis, que es el proceso de conversión de la energía lumínica del sol en energía
química (ATP) utilizada posteriormente para la transformación del dióxido de carbono
(CO2) y el agua (H20) en carbohidratos y oxígeno (O2).
La fotosíntesis se divide en dos fases:
a. Lumínica (Fotoquímica o reacción de Hill): en esta fase la luz solar es absorbida
por las moléculas de clorofila que están almacenadas en los tilacoides del
cloroplasto, los electrones de la clorofila son lanzados a niveles energéticos
superiores oxidando la clorofila. La energía contenida en los electrones se usa para
transformar el ADP en ATP y en esta misma etapa las moléculas de H2O se
rompen liberando oxígeno (O2) (Mota 2009, Arismendi 2011).
b. Fase Oscura o independiente de Luz: en esta fase el ATP formado en la fase
anterior se utiliza para convertir el CO2 en carbohidratos sencillos (C6H1206),
esta fase también es conocida como fase de fijación del Carbono. Los
carbohidratos son la forma química de almacenamiento de energía y que luego va
a ser transformada en otra fuente energética mediante los procesos de
transformación anaeróbicos (Arellano, 2006)
Transferencia de electrones desde el microorganismo al ánodo:
En un bioánodo existen bacterias electroquímicamente activas que transfieren los
electrones directamente al ánodo a través de proteínas de membrana como los citocromos
tipo c, o de conductos proteicos denominados pili que sirven como nanoconductores;
estudios genéticos han demostrado que la eficiente transferencia de electrones a través de
una biopelícula de Geobacter sulfurreducens requiere de su presencia (Reguera et al.,
2005, 2006; Holmes et al., 2006). Otras bacterias que no pueden hacerlo debido a la

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naturaleza no conductiva de su membrana celular, requieren de mediadores de electrones
exógenos o endógenos. Estos mediadores se reducen durante la oxidación metabólica de
materiales orgánicos y su forma reducida es luego re-oxidada al transportar los electrones
hacia el ánodo, el cual se mantiene a un alto potencial eléctrico, este proceso cíclico
permite una mayor velocidad de transferencia de electrones incrementando la salida de
energía.
Transferencia de electrones desde el cátodo al microorganismo:
Los mecanismos de transferencia de electrones en los biocátodos son similares a los del
bioánodo, en este proceso los microorganismos pueden llevar a cabo reacciones de
transferencia directa con participación importante de citocromos tipo c e hidrogenasas, y
reacciones de transferencia indirecta con mediadores redox naturales tales como PQQ
(pirroloquinolinaquinona) (Rosenbaum et al., 2011); sin embargo, estos procesos
bioquímicos solo se están estudiando en los últimos años
Celdas de combustible microbianas: es una celda galvánica donde se lleva a cabo una
reacción espontánea, entre un combustible y un oxidante, que produce una corriente
eléctrica, calor y agua como productos de reacción.
Electrodos: El cátodo y el ánodo son electrodos donde se realizan diferentes reacciones:
el oxígeno se reduce a iones óxido consumiendo dos electrones en el cátodo y el
combustible se reduce formando dos electrones en el ánodo.
Ánodo: C6H12O6 + 6H2O --------- 6CO2 + 24H+ + 24eDonde el ánodo actúa como un
artificial aceptor de electrones externo para los microorganismos. A su vez, los electrones
son transferidos al cátodo vía ánodo, a través de un circuito externo produciendo una
corriente eléctrica, con la reducción del oxígeno puro o del aire para formar agua (Valera,
et al., 2010e).
Cátodo: 6O2 + 24H+ + 24e- ------------- 12H2O
Definición de términos:
Generador eléctrico: dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica
entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía
mecánica en eléctrica.

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Fotosíntesis: La fotosíntesis es un proceso químico usado por las plantas mediante el
cual producen energía química a partir de la energía lumínica solar.
Biomasa: Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado,
utilizable como fuente de energía.
Energía limpia: Energía que tiene un impacto limitado o nulo en el medio ambiente
durante su generación.
Celda electrolítica: Son dispositivos en el que transcurren reacciones químicas donde la
energía química se transforma en energía eléctrica
Circuito eléctrico: Es un grupo de elementos eléctricos unidos entre si mediante cables
eléctricos que forman un camino por donde circula la corriente eléctrica.
Electroquímica: La electroquímica ha sido definida clásicamente como la ciencia que
trata de los cambios químicos producidos por la corriente eléctrica, y de la producción de
electricidad mediante la energía de reacciones química.
Antecedentes de la investigación.
Según la tesis titulada “Determinación de la cantidad de energía eléctrica a partir de
electrones libres, producto de la actividad metabólica de los microorganismos, en las
plantas de palma aceitera (elaeis guineensis), cacao (theobroma cacao) y césped torourco
(axonopus compresus), en la universidad nacional de ucayali, región ucayali, 2017. Por
Edwar Rubina, concluyendo que el mayor voltaje y corriente se reporta en el cultivo de
Cacao con 0.547 V y 0.174 mA para electrodos de Grafito y A. Galvanizado; 0.427 V y
0.024 mA para Cobre y Aluminio en Suelo libre, siendo el primer electrodo el que mayor
voltaje manifestó, sin embargo, no existe relación entre voltaje y estrato vegetal, pero si
en la corriente eléctrica, el horario del día no afecta el valor del voltaje y la corriente, por
último el voltaje tiene baja dependencia respecto al tipo de electrodos, y alta para la
corriente. Los parámetros físicos, químicos, microbiológicos del suelo y las condiciones
atmosféricas tienen influencia en el valor del voltaje y corriente.
Según el artículo biotecnológico titulado celdas de combustible microbiana (CCMS) un
reto para la remoción de materia orgánica y la generación de energía eléctrica. Por Dolly
M. y otros, concluyen sobre su trabajo que la CCM es una tecnología promisoria para
propósitos de generación alternativa de energía, remoción de materia orgánica y

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biorremediación; sin embargo, para aplicaciones prácticas es necesario mejorar la
eficiencia en los procesos bioelectroquímicos y en el desempeño eléctrico, por lo que se
requiere investigar más en aspectos como diseño, comunidades microbianas, tipo y
concentración de sustratos.
Góngora, Ochoa, Sosa, & Vázquez (2017), realizaron una investigación en energía: celdas
de combustible microbianas, los objetivos de este proyecto son: demostrar que las plantas
producen distintas cantidades de energía, evaluando una celda de combustible
microbiana, con el fin de aprovechar esta energía. Una celda de combustible microbiana
(CCM) es un dispositivo que tiene como finalidad la obtención de energía eléctrica a
través de microorganismos que convierten la energía química encontrada en un sustrato,
en energía eléctrica. Las plantas producen energía eléctrica de manera constante y es por
ello que medimos esta energía en cuatro plantas diferentes, los resultados promedio
obtenidos son: la planta que produce más milivolts es el Árbol de la abundancia
(Portulacaria afra) con 134.46 mV, la que menos produce es la Bugambilia
(Bougainvillea) con 105.76 mV. Se evaluaron también la Menta (Mentha spicata) 112.68
mV y la Vicaria (Catharanthus roseus) 121.28 mV. Los cambios de humedad no son un
factor que, por sí solo, afecten la medida de voltaje en las plantas analizadas.
DETERMINACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN TECNOLÓGICA
La superpoblación es una realidad, por lo que actualmente superamos los 7500 millones
a nivel mundial, esto genera mayor consumo de energía, muchos pueblos rurales y
asociaciones de vivienda en lo urbano no tienen acceso a la energía eléctrica como
servicio básico. Por otro el alto nivel de la contaminación por restos del hogar
básicamente orgánico, por el gran consumismo y que genera impactos negativos al
ambiente.
Básicamente no se esta gestionando adecuadamente los restos orgánicos en los hogares,
por falta de conocimiento y hábitos de salubridad. Por otro, el uso irracional del
consumo de la energía eléctrica que afecta la economía de los hogares. Por un
desarrollo sostenible debemos impulsar iniciativas en pro del ambiente, y de satisfacción

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de necesidades básicas, por lo que debemos promover fuentes de energía en relación a
costumbres y formas de vida desde los hogares.
Por lo que urge plantearnos la siguiente pregunta: ¿Cómo podemos aprovechar la
energía química de la planta y los microorganismos para tener acceso a la energía
eléctrica en nuestro hogar?
Frente a esto nos respondemos, “si aplicamos conceptos básicos de electroquímica en
los procesos bioquímicos que realiza la planta a través de la fotosíntesis y la
degradación de residuos orgánicos por microorganismos entonces podremos fijar
los protones y electrones a través de celdas electrolíticas en circuitos eléctricos en
serie obtendremos la energía eléctrica de energía química para beneficio del hogar
y el ambiente”.
Esta necesidad de buscar alternativas de fuentes de energía limpia, nos motiva a
proponer una alternativa de solución tecnológica, es decir prototipar un generador
biológico de energía limpia, aprovechando recursos desechables como los restos
orgánicos de los hogares y de las plantas a través de su propio proceso de la
fotosíntesis que realizan. Esto pues nos impulsa a realizar acciones en beneficio de los
que no tienen acceso a la energía eléctrica y prácticas medioambientales.
La razón fundamental es aprovechas la energía química de los procesos bioquímicos que
ocurre en el sistema de degradación de la materia orgánica y por otro del propio proceso
de la fotosíntesis que realizan las plantas, a través de un proceso fisicoquímico, conocido
como electroquímica, convirtiendo la energía química a energía eléctrica por reacciones
de oxidación y reducción que ocurre en las celdas electrolítica de la planta en los
maceteros y la compostera. Todo esto para el beneficio de los hogares y el ambiente, al
acceder energía limpia.
Esta propuesta es de bajo costo su producción, porque necesita materiales muy comunes
y de fácil acceso. También podemos decir fácil su construcción y aplicación.
Los requerimientos o condiciones que se debe tener en cuenta es los siguiente:

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 Debe considerarse ciertos tipos de plantas como agaves.
 Debe ser elaborado con material de reúso que se genere en tu familia o comunidad.
 Debe protegerte de los posibles daños que ocasione a tu salud.
 Debe ser fácil de elaborar para que otros estudiantes lo puedan hacer.
DISEÑO DE LA SOLUCIÓN TECNOLÓGICA CONSTRUIDA:
Teniendo conocimiento del proceso de fotosíntesis como una forma de nutrición que
realiza las plantas por medio de sus hojas captan la energía proveniente del sol (energía
lumínica) y la trasforman en energía química para posteriormente generar una corriente
eléctrica por medio del proceso de la fotosíntesis. Para captar los electrones que libera la
planta al realizar la disposición de las celdas electrolíticas, características propias de la
pila eléctrica, que transforma la energía química en energía eléctrica. Durante el proceso
natural de la fotosíntesis, se genera la materia orgánica que requieren las plantas para su
crecimiento normal, sin embargo, el excedente de alimento se distribuye a lo largo de sus
raíces donde los microorganismos lo aprovechan.
La propuesta de solución tecnológica se representa de manera individual e integral,
detallando sus partes y su función de manera gráfica.
Gráfica Nº1: Sistema electroquímico en un macetero
Se representa una celda galvánica con los elementos necesarios para que funciona,
básicamente las partes diferenciales son los polos ánodo y cátodo. La red, y
componentes del macetero planta y tierra.
Gráfica Nº2: Proceso fotosintético en el sistema electroquímico

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En esta gráfica se detalla el proceso bioquímico que realiza la planta, básicamente el
proceso de conversión de la energía solar en energía química a través de la fotosíntesis.
Como resultado del proceso se obtiene energía en protones y electrones, como ATP, que
son fijados en las raíces de la planta.
Gráfica Nº3: Proceso de Reacción Electroquímica en el macetero
La principal función que realizan las celdas electrolíticas es de realizar las reacciones de
oxidación y reducción, en ello se logra captar la energía de protones y electrones a
través de los electrodos tanto positivo como negativo el cual dispone la energía por el
circuito eléctrico.
Gráfica Nº4: sistema integral del circuito fotoeléctrico

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Es una representación integral, el cual describe el circuito eléctrico en serie, donde cada
macetero está unido por sus extremos los electrodos el cual conduce la carga eléctrica
positiva y negativa, al final encienden el foco led y controlado por un interruptor.
Gráfica Nº05: Sistema integral del generador biológico de energía limpia.
Esto resulta una representacion integral de todo es sistema de la alternativa de solucion
tecnologica “generador biologico de energia limpia”, en ella esta determinada el circuito
electrico, y lo mas importante la funcionabilidad, como el encendido del foco led y la

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aplicación de operaciones en la calculadora.
Las medidas de seguridad a tener en cuenta en la implementación de la propuesta de
solución tecnológica, siguiendo el procedimiento y uso de herramientas, materiales e
instrumentos, fueron los siguientes:
 Se utilizó guantes de cuero para manipulación de herramientas, como martillo,
alicate, cúter, materiales de jardinería, para evitar accidentes a la mano.
 Usar mascarillas y gafas para manipular el soldador, al tratar de soldar los cables
con los electrodos, y el foco led.
 El guante a emplear para extraer la lámina de zinc de la pila debe ser quirúrgico,
para evitar la contaminación por oxido de manganeso.
 Portan un botiquín de primeros auxilios de laboratorio, para cualquier accidente
menor que se podría generar.
Los materiales empleados en el proyecto fueron los siguientes: maceteros, botellas de
plástico, alambre de cobre, lámina de zinc reciclable, barra de silicona, silicona liquida,
pegamento UHU, hilo de selenio, foco led, interruptor, clavos, maderas, triplay, plantas,
tierra.
En cuanto a las herramientas empleados fueron: Martillo, serrucho, soldador, pistola de
silicona.
Los instrumentos que se utilizaron fueron: el multímetro para medir las magnitudes
eléctricas que forman parte de un circuito, como es el caso del potencial eléctrico que es
el voltaje. Por otro la calculadora como un dispositivo que indica la presencia de energía
eléctrica para su funcionamiento, tal el caso de los cálculos realizados.
La propuesta de solución tecnológica es de bajo costo, se estima de la siguiente manera:
Materiales
adquiridos
Cantidad costo unidad Costo total
Maceteros 6 unidades 2,5 soles 15.00
Alambre de cobre 3 metros 1,5 solos 4.50

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Plantas 6 unidades 2 soles 12.00
Hilo de selenio 30 cm 0.2 céntimos 6.00
Silicona 3 barras 1 sol 3.00
Total 40.50
El proyecto tuvo un tiempo de dos meses duración, el cual en un primer mes se realizó la
búsqueda de información y los diseños a través de dibujos estructurados detallando sus
partes y funcionamientos, y el siguiente mes restante se implementó es decir la
construcción de la maqueta funcional de la alternativa de solución tecnológica.
SOLUCIÓN TECNOLÓGICA IMPLEMENTADA:
El desarrollo de este proyecto busca concientizar a las personas en la búsqueda de nuevas
fuentes alternativas de energía limpia y que se opten por hacer uso de ellas, evidenciando
no solo los beneficios económicos que conlleva al reducir el consumo eléctrico
convencional, sino además a la contribución ambiental mediante la gestión de los residuos
sólidos en composteras y la promoción y cuidado de áreas verdes que son sinónimo de
vida por la producción de oxígeno.
Fundamentos de la experimentación
El proceso para generar electricidad de las plantas, no afecta a su desarrollo natural ni al
ambiente donde habita. La corriente eléctrica depende de la eficiencia fotosintética de las
plantas, la rizo deposición, así como de la eficiencia energética de los microorganismos
que habitan en el macetero y la compostera.
El desarrollo del proyecto se basa en la reacción de la fotosíntesis la cual se describe
como:
6𝐶𝑂2 + 12𝐻2𝑂 → 𝐶6𝐻12𝑂6 + 6𝑂2 + 6𝐻2
Las plantas empleadas en la experimentación son de la familia cactáceas y gramíneas,
debido a la capacidad de adaptarse a climas cálidos. Los electrodos empleados son el
cobre (Cuº) como ánodo y el zinc (Znº) como el cátodo, debido a que su composición
electroquímica permite una reacción redox, donde la oxidación (perdida de electrones) y
la reducción (ganancia de electrones) se realiza debido a la diferencia de potencial
eléctrico entre los electrodos.

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La reacción electroquímica en los electrodos se muestra a continuación:
Ánodo
2𝐶6𝐻12𝑂6 → 2𝐶6𝐻10 + 4𝐻 +
+ 4𝑒 –
Cátodo
𝑂2 + 4𝐻 +
+ 4𝑒 −
→ 2𝐻2𝑂
Reacción Continua de la Red
2𝐶6𝐻12𝑂6 + 𝑂2 → 2𝐶6𝐻10𝑂6 + 2𝐻2𝑂
Cuando los ánodos y cátodos se colocan cerca de las raíces de la planta, los electrones
son atraídos a través del ánodo debido a la carga positiva y los protones son atraídos a
través del cátodo debido a su carga negativa.
Descripción breve sobre el proceso de la implementación de la alternativa de solución
tecnológica:
Primer proceso: realizar las diez redes de alambre de cobre para cada macetero, de la
misma manera acondicionar las láminas de zinc, al obtener de una pila reciclada.
Segundo proceso: preparar la tierra orgánica y acondicionar los maceteros, es decir hacer
unos hoyos en la base.

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Tercer proceso: realizar el prototipado de la celda electrolítica de manera individual en
las diez macetas.
Una parte del proceso de construcción de las celdas electrolíticas, el cual se observa la
instalación de la red de cobre en los maceteros, para posterior tapar con la tierra unos
cinco centímetros y colocar la lamina de zinc y seguir agregando la tierra y colocar la
planta, finalmente regar y dejar al ambiente para que se adapte la planta y realice el
proceso fotosintético.
Cuarto proceso: implementación de la compostera, des mismo modo al tercer proceso.
En la compostera se empleó residuo orgánico del hogar es decir biomasa vegetal
acondicionado (cáscaras de las verduras, tubérculos, frutas, etc.) para su rápida
descomposición, además contiene materia celulósica (aserrín), una porción de tierra negra
y unas lombrices, humedad relativa y dejar al ambiente para el proceso de degradación.

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Quinto proceso: estructurar la base de las bioceldas electrolíticas y fijarlas, para ello se
empleó materiales y herramientas de carpintería (triplay, madera, clavos, martillo, etc.) y
de escritorio (barra de silicona, silicona liquida, pistola de silicona)
Sexto proceso: cuantificar el potencial eléctrico en cada una de las bioceldas
electrolíticas, para la cual se usó el multímetro como instrumento de medición en voltios.
1ra
planta
2da
planta
3ra
planta
4ta
planta
5ta
planta
6ta
planta
7ma
planta
8va
planta
9na
planta
10ma
planta
0.81V 0.80V 0.80V 0.84V 0.77V 0.22V 0.46V 0.77V 0.74V 0.36V
Séptimo proceso: unir cada una de las bioceldas electrolíticas, para la cual se tiene que
soldar con alambre de selenio y una pistola de soldar, en cada extremo de los electrodos,
como el cable del foco LED, como el interruptor.

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En la implementación de la alternativa de solución tecnológica se detectaron algunos
errores, que a continuación de describen:
 La red del cobre no debe chocar con la lámina de zinc, por lo que no lee el
multímetro, es decir no hay energía 0 voltios.
 La lámina de zinc sin lijar impide el paso de energía, por lo que el multímetro capta
poca energía 0.30 voltios.
 Limitada conductividad entre el cable de cobre, mientras lo contrario con el alambre
de cobre y de número 26, además los extremos deben estar lijado para una mayor
conductividad de energía, lo que el multímetro registra una diferencia de 0,2 voltios.
 Los extremos de los electrodos de cada celda deben estar muy fijos para un paso de
energía de manera estable y no de forma inestable, donde el flujo de energía sube y
baja, lo que indica la lectura del multímetro (0,81 - 0,22 voltios)
 Confusión de los polos del multímetro al conectar con los electrodos tanto el
alambre de cobre y lámina de zinc, donde la lectura del multímetro marcaba en
negativo (-0,77 voltios)
 Confusión al fijar los cables a los extremos de los electrodos con el foco LED, el
cual se quemaban.
Para superar los errores realizamos ajustes al prototipado de la alternativa de solución
tecnológica, tras una minuciosa detección de las fallas por ensayo error.
 Para que no existiera la falla de conductividad eléctrica entre la red de cobre y la
lámina de zinc, este último se retiró unos centímetros a distanciado de la red sin que
se chocaran, por lo que ahora lee el multímetro 0, 36 voltios.

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 Se tenía que limpiar muy bien y lijar bien la lámina de zinc para mejorar el paso de
energía, por lo que el multímetro lee 0.77 voltios de manera estable.
 El alambre de cobre debe ser de 26, además debe estar lijado los extremos para una
mayor conductividad de energía, por lo que la lectura del multímetro fue de 081
voltios.
 Para fijar mejor los cables a los extremos de los electrodos se tuvo que soldar con
selenio para una mayor estabilidad de energía.
 Se tuvo que rotular los electrodos para evitar confundir entre los polos o cables del
multímetro.
 Se tuvo que identificar con el multímetro en lectura de diodo los polos en el foco
LED, donde el extremo más largo es positivo (rojo) y en corto es negativo (negro)
y de esa manera se evitó quemar los focos LED.
VALIDACIÓN:
El proceso de la fotosíntesis se lleva a cabo por medio de la excitación de electrones, por
lo que captar estos electrones excedentes al hacer la rizo deposición, se implementa una
pila eléctrica por medio de un par de electrodos, que permite transformar la energía
química en energía eléctrica.
Para la realización del proyecto se hicieron pruebas eléctricas con el fin de corroborar las
reacciones electroquímicas que generen el flujo de electrones esperado por la fotosíntesis
natural de las plantas a través de los electrodos.
La planta de la familia cactácea y graminácea cuenta con un tamaño idóneo que permite
un crecimiento en espacios reducidos (macetas), lo que permite que sus raíces abarquen
todo el espacio en el que se encuentren, de esta manera los electrodos están en mayor
contacto con los microorganismos que realizan la liberación de electrones.
Las conexiones internas que se realizaron para captar los electrones que libera la planta
al hacer su rizo deposición y así obtener la energía eléctrica por medio de una pila
eléctrica, que transforma la energía química en energía eléctrica, es por medio de un
electrodo positivo y un electrodo negativo, que atraen los electrones y protones lo que

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permite un flujo continuo debido a las reacciones que llevan a cabo en cada una de las
etapas de la electrodeposición eléctrica.
La medición obtenida del contacto directo de los electrodos de Zinc y Cobre con la planta
fue de 0.80 Volts, tanto para la Fase Luminosa como de la Fase Fijadora de Carbono, con
una variación de ±0.05 volts, de acuerdo a las condiciones de humedad de la planta.
Los electrodos tenían una dimensión de 8 cm de largo con un grosor no mayor a los 0.3
cm de diámetro, por lo que considerando al ampliar el área para realizar la reacción redox
sería mayor el flujo eléctrico se diseñó una malla de cobre para poder atrapar más
electrones y obtener más voltaje, dando como resultado una medición de 5.83 Volts
presentando una mejora significativa del 20% en comparación con los electrodos
convencionales de forma cilíndrica.
Al considerar el sistema completo (planta – electrodos) como una celda de voltaje
orgánica, se pueden realizar topologías mixtas (serie y paralelo) que permita aumentar el
voltaje y corriente eléctrica para alimentar una carga física, también es factible combinar
las celdas de voltaje (plantas) de diferentes familias. Una conexión en serie permite
aumentar el diferencial de voltaje entre el electrodo inicial y final, replicando el diseño
de mallas entre cada una de las plantas de prueba, se conectaron bajo esta topología los
electrodos, lo que permitió alcanzar un voltaje de 5.83 Volts, entre las diez bioceldas
electrolíticas, suficiente energía para alimentar un par de leds como la calculadora para
realizar operaciones.
Las acciones realizadas para verificar el funcionamiento de cada parte del proceso de la
implementación de la alternativa de solución tecnológica fueron las siguientes.
 Se verifico que los materiales (alambre de cobre número 26, la lámina de zinc
totalmente limpio) estén en óptimas condiciones, para ello se realizó repetidas
medidas con el instrumento que mede el flujo de energía (multímetro).
 Se comprobó el proceso de la fotosíntesis en la planta, al realizar la medición de
energía en un primer momento, es decir al colocar los electrodos en el macetero
solo con tierra y en un segundo momento cuando la planta esta sembrada en el

21. pág. 21
macetero, lo cual se demostró una variación en la lectura del multímetro,
demostrando la actividad bioquímica en la planta, se realizaron repetidas veces en
varios días.
 De la misma manera se comprobó la presencia de energía en la compostera al
inicio y luego después de dos semanas cuando existe el proceso de degradación
de la biomasa por los microorganismos, el cual en repetidas mediciones arrojaron
una lectura favorable en el multímetro.
 Al realizar el circuito eléctrico en serie con todas las bioceldas electrolíticas, se
cuantifico la energía eléctrica en los extremos de los electrodos con el multímetro
en repetidas veces, registramos un total de 5,83 voltios en la fase luminosa, con
un margen de error en la fase oscura de la fotosíntesis.
 Al término de la instalación del circuito eléctrico se coloco el foco LED y el
encendió de manera resplandeciente, a vez de comprobó en la calculadora el cual
fue positivo es decir encendió y se pudo realizar algunos cálculos matemáticos.
En cuanto a los ajustes realizados durante la implementación sobre algunos materiales,
fue que el alambre de cobre debe ser de número 26 y no el cable de cobre, lijadas por los
extremos. Sobre los procedimientos, en cuando a los electrodos tanto la red de alambre
de cobre y lámina de zinc no deben tener contacto directo. En cuanto a las mediciones se
debía diferenciar los polos y los electrodos para registrar una buena lectura en el
multímetro.
EVALUACIÓN:
Los reajustes realizados en cuanto a materiales, procedimientos y mediciones tienen
sustento científico, tal el caso de la selección de las plantas a emplear tiene que tener
características como adaptaciones fisiológicas, específicamente plantas con fotosíntesis
CAM, Existen diferentes tipos de plantas adaptadas a ambientes que son poco favorables
y en los que no cualquier organismo es capaz de sobrevivir. Las plantas a las que nos
referimos son las cactáceas, euphorbiáceas y crasuláceas (llamadas en su conjunto
también xéricas). López (2016).

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Las plantas con fotosíntesis CAM poseen una ventaja ecológica, ya que, a diferencia de
las plantas con fotosíntesis C3 y C4, presentan un ritmo de dos fases, llamado ritmo
circadiano. La primera fase de este ritmo transcurre en la oscuridad, la planta produce una
acidificación de la vacuola, proceso bioquímico que es resultado de la toma o
acumulación del CO2 atmosférico que, dentro de la planta, pasó a ser un ácido de cuatro
carbonos, también conocido como ácido málico; en algunos casos también se genera
ácido cítrico. López (2016)
Como decíamos, este proceso sucede durante la noche, con las estomas abiertas. Luego
comienza la segunda fase, conocida como la fase luminosa. En ella ocurre una
desadificación llevada a cabo por la descarboxilación del ácido málico, produciendo ácido
pirúvico y CO2; esto se realiza con las estomas cerradas, ya que sucede durante el día. El
CO2 que se produjo a partir del ácido málico lo refija la planta durante el día siguiente
mediante el ciclo de Calvin. López (2016)
No podemos desarrollar este sistema con cualquier planta de momento. Por ahora el
sistema se centra en aquellas plantas que por su constitución radicular crecen sin
problemas en sustratos inundados debido a su resistencia a la asfixia radicular por falta
de oxígeno. Estas son las llamadas plantas macrófitas o hidrofíticas. consultado en
https://www.agromatica.es/plant-e-una-nueva-energia-renovable/
En relación a la confusión de los electrodos y poder realizar la correcta lectura en el
multímetro y además instalar al foco LED sin quemarla. Se reajusto según la siguiente
información: Toda reacción que da lugar a una liberación de electrones es una oxidación
y aquella que consume electrones es una reducción; por tanto, en el electrodo de la
izquierda ocurre una oxidación, quedando el Zn cargado negativamente, y en la semicelda
del Cu ocurre una reducción, quedando este cargado positivamente. Los electrones salen
del electrodo negativo y van al positivo a través del conductor que une ambos electrodos.
Consultado en https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/celdas-electroliticas/
Por otro en la compostera, un incremento en la concentración del sustrato (biomasa)
acelera la velocidad de reacción, lo que normalmente conduce a una mayor generación

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de energía; sin embargo, algunos autores han encontrado efectos contrarios y altas
densidades de potencia a bajas concentraciones (Sharma y Li, 2010). Hay dos posibles
razones que explican este comportamiento, primero, un incremento de los productos de
fermentación que ocasionan una disminución del pH en el sistema, lo cual inhibe la
actividad enzimática; segundo, algunos compuestos del sustrato orgánico son utilizados
para el crecimiento bacteriano y no para la generación de electricidad (Sharma y Li, 2010)
Las condiciones del suelo también son un factor que se debe reajustar. Los
microorganismos presentan ciertos requerimientos básicos para su supervivencia
(Sagardoy & Mandolesi, 2004c): Un ambiente favorable, con un pH adecuado, una
temperatura apropiada y condiciones redox: los microbios del suelo toleran distintos
valores de pH. Los que toleran mayor acidez son las bacterias que oxidan al S (especies
del género Thiobacillus) y que pueden llegar a desarrollar a pH = 1, mientras que los más
tolerantes a la alcalinidad son los estreptomicetes que toleran pH = 10.
En cuanto al procedimiento de emplear el alambre o cable de cobre resulta gran
diferenciación, como excelente conductividad hace del cobre uno de los materiales más
utilizados en el sector eléctrico. Otra ventaja del cobre para aplicaciones bajo tierra es su
alta resistencia contra la corrosión.
Los impactos que generan la propuesta de alternativa de solución tecnológica es decir el
generador biológico de energía limpia, son las siguientes:
Impacto económico: esta propuesta posibilita reducir tasas de consumo eléctrico de
manera convencional, otra forma de emprender en el rubro de energías sostenibles.
Impacto social: se busca cerrar las brechas a la falta de acceso al recurso energético en
muchos hogares tanto rural como urbanomarginal, esta propuesta permitirá brindar el
servicio básico de energía para el bienestar de las familias, y tener una independencia
energética.
Impacto ecológico: nuestra propuesta de solución tecnológica contribuye con el ambiente
y prácticamente con el ciclo de vida de los ecosistemas, el generador biológico reduce la
huella de carbono al generar energía eléctrica sostenible de organismos vivos como las
plantas y los microorganismos, ya que en su proceso no existe liberación de gases de
efecto invernadero.

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CONCLUSIONES
Este proyecto permite identificar nuevas formas de generación eléctricas por medio de
energías alternativas, renovables, sustentables y sostenibles, que no requiere una
inversión de gran magnitud.
En el proceso de fotosíntesis, las plantas expulsan una serie de residuos en forma de
moléculas de metabolitos, el cual por reacciones de oxidación y reducción se captan la
energía a través de los electrodos de un circuito eléctrico.
El manejo adecuado del recurso biomásico vegetal doméstico genera energía eléctrica por
procesos bioquímicos y termoquímicos a bajo costo su implementación y mantenimiento.
El tipo, el tamaño de la planta y su capacidad de generar metabolitos incide directamente
en la cantidad de energía que puede producirse.
En nuestra alternativa de solución tecnológica se pudo cuantificar un considerable
potencial eléctrico en las diez bioceldas galvánicas, arrojando un total de 5,83 voltios,
una capacidad de energía capaz de hacer funcionar al foco LED y una calculadora. Pues
considerando estos principios físicos, químicos y biológicos a gran escala podríamos
subir el potencial eléctrico que será capaz de abastecer de energía eléctrica en los hogares
en múltiples equipos electrodomésticos.
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de energía eléctrica a partir de electrones libres, producto de la actividad metabólica
de los microorganismos, en las plantas de palma aceitera (elaeis guineensis), cacao

25. pág. 25
(theobroma cacao) y césped torourco (axonopus compresus)”, en la universidad
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Generación Eléctrica a Partir de la Fotosíntesis Natural; ¿Una Realidad Escalable?
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Enlaces virtuales:
1.- https://www.agromatica.es/plant-e-una-nueva-energia-renovable/
2.- https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/celdas-electroliticas/