Microbial fuel cells represent an innovative technology which allow simultaneous waste treatment, electricity production, and environmental monitoring. This study provides a preliminary investigation of the use of terrestrial Single chamber Microbial Fuel Cells (SMFCs) as biosensors. Three cells were created using Andean soil, each one for monitoring a BOD concentration of synthetic washed rice wastewater (SRWW) of 10, 100, and 200 mg/L for SMFC1, SMFC2 and SMFC3, respectively. The results showed transient, exponential, and steady stages in the SMFCs. The maximum open circuit voltage (OCV) peaks were reached during the elapsed time of the transient stages, according to the tested BOD concentrations. A good linearity between OCV and time was observed in the increasing stage. The average OCV in this stage increased independently of the tested concentrations. SMFC1 required less time than SMFC2 to reach the steady stage, suggesting the BOD concentration is an influencing factor in SMFCs, and SMFC3 did not reach it. The OCV ratios were between 40.6–58.8 mV and 18.2–32.9 mV for SMFC1 and SMFC2. The reproducibility of the SMFCs was observed in four and three cycles for SMFC1 and SMFC2, respectively. The presented SMFCs had a good response and reproducibility as biosensor devices, and could be an alternative for environmental monitoring.

Microbial fuel cells (MFCs) are devices that use microorganisms to produce electricity from organic matter. In this study, the bacterium Delftia acidovorans spp was used to evaluate energy generation in a single-chamber MFC. In this evaluation, six MFCs were assembled with different exchange membranes: two with carbon fiber composite membrane, two with maghemite membrane and two with heat-treated maghemite. Synthetic maghemite was characterized using X-ray powder diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Brunauer-Emmett-Teller (BET) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) measurements. Bioelectricity monitoring in the MFCs was conducted for 15 days, with data collected every 60 seconds. The cell that achieved the highest bioelectricity production was the one with heat-treated maghemite, reaching a production of 286.50mV. It used 100% leachate from fruit and vegetable waste as a substrate, starting with values of 365 mg/L of N-NH₄, 96000 mg/L of biochemical oxygen demand (BOD₅₎, 101500 mg/L of chemical oxygen demand (COD) and a pH of 4.11. In the results, the carbon fiber treatment had a higher removal efficiency percentage of up to 63.38% for BOD₅ and 69.67% for COD. For ammonium nitrogen removal, all cells showed good removal efficiency of up to 92.49%. The pH value increased in all treatments due to the degradation of organic matter, reaching a value of up to 5.96. Thus, the efficiency of Delftia acidovorans spp. and carbon fiber are a good alternative as an exchange membrane in purifying leachate contaminants within an MFC.

Microbial fuel cells (MFCs) are emerging as biomimetic bioelectrochemical systems that emulate naturally occurring microbial electron-transfer pathways for stimulus bioenergy generation and wastewater remediation. In this study, food–vegetable leachate (FVL) and sugarcane bagasse-derived biol were evaluated in combination with carbon fiber (CF) and biochar-modified carbon fiber (BCF) electrodes used as membrane components in MFCs. Four configurations, in duplicate, were constructed by coupling two substrates (biol or FVL) with two membrane types (CF and BCF). All systems exhibited progressive anodic acidification and up to a 55% increase in electrical conductivity. The highest voltage output was achieved in MFC-BL-2 (404.59 mV), followed by MFC-FL-1, driven by synergistic interactions between the substrate and biochar-enhanced conductive networks. MFC-FL-1 also demonstrated superior contaminant removal performance, achieving 60% COD reduction, 36% BOD reduction, and 50% NH₄⁺–N removal. SEM–EDS analysis confirmed that biochar-modified electrodes developed a porous structure and substantially enhanced microbial adhesion. FVL-fed systems formed dispersed electroactive biofilms that facilitated electron transfer, whereas biol-fed systems developed compact biofilms that constrained electron flux. By integrating waste-derived lignocellulosic materials with electroactive microbial consortia, this work advances a biomimetic circular bioengineering platform for sustainable bioelectrochemical recovery and wastewater remediation.

El uso de bacterias electrogénicas que poseen capacidades bioestimulantes y biorremediadora ofrece una alternativa sostenible frente a la degradación de suelos y la contaminación por metales pesados. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial de la bacteria Delftia acidovorans (A1-40) y Stenotrophomonas maltophilia (C1-20) como promotoras del crecimiento vegetal, además de analizar su respuesta frente al estrés por plomo en condiciones experimentales. La identificación de las bacterias se realizó mediante secuenciación del gen 16S rADN, posteriormente se realizó una caracterización metabólica a través de ensayos de producción de ácido indolacético (IAA) y de la capacidad de solubilización de fosfatos. Posteriormente se evaluó su efecto sobre la germinación y desarrollo de Solanum lycopersicum y Zea mays L., junto con su tolerancia a diferentes concentraciones de plomo (0–1,5 mg/L). Los resultados demostraron que ambas cepas tienen actividad bioquímica favorable, destacando D. acidovorans por una mayor intensidad en la producción de IAA y una mejor capacidad de solubilización de fosfatos. En un entorno agrícola, los datos revelan efectos diferenciales en el crecimiento vegetal donde C1-20 beneficio principalmente la parte aérea y A1-40 mejoró el desarrollo de raices y acumulación de biomasa. Aunque dentro de los análisis estadísticos no se mostró diferencias significativas (p>0,05), los análisis exploratorios permitieron identificar tendencias biológicas relevantes y las pruebas ambientales mostraron que ambas bacterias presentan tolerancia al plomo, aunque con una disminución del crecimiento bacteriano a medida que aumentó la concentración del metal, siendo este efecto el único factor con diferencias estadísticamente significativas (p<0,05). En conclusión, los hallazgos mostraron que estas bacterias poseen potencial para su aplicación en agricultura sostenible y procesos de biorremediación, aunque se requieren un mayor número de repeticiones para validar estadísticamente los efectos observados.

En la actualidad los desafíos más importantes del desarrollo energético, es la incorporación de fuentes renovables de energía usando diversas tecnologías, de estos sistemas incluyen diferentes alternativas como es la generación de energía a partir de biomasa. Una forma de estos sistemas de biorreactores electroquímicos catalizados por microorganismos para la generación de formas energéticas usando biomasa como sustrato son las celdas de combustible microbianas (CCMs), que de acuerdo con sus características estructurales producen bioelectricidad conforme se degrada cierto requerimiento nutricional considerado como un contaminante potencial. Sin embargo, los bajos niveles de voltaje y densidad de potencia generados por una CCM limitan su aplicabilidad a gran escala. Esta investigación tiene como objetivo evaluar el grafeno y magnetita como membranas de intercambio de electrones para mejorar la estabilidad de voltaje y eficiencia en la generación de bioelectricidad, utilizando como inóculo suelo de páramo alto andino del Cantón Colta, mediante un sistema de tres conglomerados para obtener una muestra compuesta, de la cual fueron analizadas sus características físico-químicas. El sustrato empleado fue una mezcla 50:50 de frutas (naranja: Citrus sinensis, banano: Musa acuminata L. y manzana: Pyrus malus L.) y vegetales (arveja: Pisum sativum L., haba: Vicia faba L., zapallo: Cucurbita máxima Duchesne) en estado de descomposición; se analizó su contenido de Carbono, Nitrógeno, Hidrógeno y Azufre. La membrana de grafeno se obtuvo mediante exfoliación directa de óxido de grafito, previamente tratado en baño ultrasónico, sobre un tejido de fibra de carbono, mientras que la magnetita se sintetizó a partir de cloruro férrico y cloruro ferroso. El voltaje generado por las Celdas fue monitoreado durante quince días consecutivos, posteriormente se estimó la eficiencia de los materiales usados como membranas a través de una comparación de densidad de potencia y la degradación de su contenido. El voltaje promedio obtenido por celdas con grafeno fue 131mV, su densidad de potencia de 9,17mW/m2 y una degradación del sustrato de 8.60% (N), 35.29% (C), 24.49% (H) y 12,16% (S), mientras que celdas con magnetita consiguieron una degradación de 6.44% (N), 24.05% (C), 19.02% (H) y 11,35% (S) , un voltaje de 14mV y una densidad de potencia de 0,22 mW/m2 concluyendo que la membrana de grafeno tiene mayor rendimiento puesto que logró una densidad de potencia 42 veces mayor en relación a la magnetita.