Este estudio investigó los efectos sinérgicos de Micractinium inermum como biocatalizador en la cámara del cátodo y bacterias electrogénicas indígenas en la cámara del ánodo de celdas de combustible microbiano de cámara única, para mejorar la producción de bioelectricidad y la remoción de metales pesados en aguas residuales de minería de oro. Se establecieron tres CCMs, donde CCM1 y CCM2 contenían M. inermum en el cátodo, y CCM3 sirvió como control sin el biocatalizador microalgal. Cada CCM fue inoculada con 140 mL de aguas residuales y 150 g de relaves mineros. La generación de voltaje se monitoreó durante 21 días. Los resultados mostraron que los CCMs con M. inermum generaron un 31.6% y un 21.35% más de voltaje que la celda control. Los análisis fisicoquímicos revelaron que las tasas máximas de remoción fueron 85.86% para mercurio, 80.26% para cobre y 97.7% para plomo durante la primera fase. En la segunda fase, las tasas de remoción alcanzaron 93.48%, 95.34% y 96.84% para mercurio, cobre y plomo, respectivamente. La microscopía electrónica de barrido confirmó la formación de biopelícula por M. inermum en el cátodo y bacterias electrogénicas en el ánodo. La identificación molecular reveló la presencia de Bacillus inaquosorum, Bacillus tropicus, Sphingomonas sanguinis y Acinetobacter johnsonii en la cámara anódica. El análisis genómico sugirió posibles mecanismos de tolerancia a metales pesados en los consorcios microbianos. En conclusión, los cátodos asistidos con M. inermum presentan mayor estabilidad, la generación de voltaje en CCMs ofrece potencial para la producción sostenible de energía, y las bacterias autóctonas pueden ser utilizadas eficazmente para la biorremediación de efluentes mineros.