Bioelectricidad en plantas vivas: revisión teórica de las celdas de combustible microbianas vegetales, sus mecanismos bioelectroquímicos y desafíos tecnológicos

Abstract

La búsqueda de fuentes energéticas sostenibles constituye uno de los principales desafíos científicos y tecnológicos del siglo XXI. En este contexto, los sistemas bioelectroquímicos basados en organismos vivos han despertado un creciente interés debido a su capacidad para transformar procesos biológicos naturales en energía eléctrica aprovechable. Entre estas alternativas emergentes destacan las celdas de combustible microbianas asociadas a plantas vivas, conocidas como Plant Microbial Fuel Cells (PMFC), sistemas que utilizan las interacciones metabólicas entre las raíces vegetales, los microorganismos presentes en la rizosfera y los procesos de transferencia extracelular de electrones para generar bioelectricidad. El presente estudio desarrolla una revisión teórica del estado actual del conocimiento sobre la producción de bioelectricidad en plantas vivas mediante sistemas PMFC. Se examinan los fundamentos bioquímicos y electroquímicos que sustentan estos dispositivos, con especial atención a los mecanismos de transferencia extracelular de electrones que permiten el flujo de cargas desde los microorganismos electroactivos hacia los electrodos del sistema. Asimismo, se analizan los principales avances experimentales reportados en la literatura científica reciente, junto con los factores biológicos, fisicoquímicos y tecnológicos que influyen en el rendimiento energético de estos sistemas bioelectroquímicos. La revisión también identifica las limitaciones técnicas que actualmente restringen la escalabilidad y aplicación práctica de esta tecnología, entre ellas la baja densidad de potencia generada, la complejidad de las interacciones microbianas en la rizosfera y los desafíos asociados al diseño de electrodos y materiales conductores compatibles con sistemas vivos. Finalmente, se discuten las perspectivas futuras de investigación orientadas al desarrollo de soluciones bioenergéticas sostenibles basadas en la integración de procesos biológicos naturales con tecnologías electroquímicas emergentes.