Investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst anunciaron recientemente que han descubierto cómo diseñar una biopelícula que recolecte la energía de la evaporación y la convierta en electricidad.
Esta biopelícula, que se anunció en Nature Communications, tiene el potencial de revolucionar el mundo de la electrónica portátil, alimentando todo, desde sensores médicos personales hasta dispositivos electrónicos personales.
"Esta es una tecnología muy emocionante", dice Xiaomeng Liu, estudiante graduado en ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de UMass Amherst y autor principal del artículo. "Es energía verde real y, a diferencia de otras fuentes llamadas de 'energía verde', su producción es totalmente verde".
Esto se debe a que esta biopelícula, una lámina delgada de células bacterianas del grosor de una hoja de papel, es producida naturalmente por una versión modificada de la bacteria Geobacter sulfurreducens. Se sabe que G. sulfurreducens produce electricidad y se ha utilizado anteriormente en "baterías microbianas" para alimentar dispositivos eléctricos. Pero tales baterías requieren que G. sulfurreducens se cuide adecuadamente y se alimente con una dieta constante. Por el contrario, esta nueva biopelícula, que puede proporcionar tanta energía, si no más, que una batería de tamaño similar, funciona y funciona continuamente porque está muerta. Y como está muerta, no necesita ser alimentada.
"Es mucho más eficiente", dice Derek Lovley, Profesor Distinguido de Microbiología en UMass Amherst y uno de los autores principales del artículo. "Hemos simplificado el proceso de generación de electricidad al reducir radicalmente la cantidad de procesamiento necesario. Cultivamos de manera sostenible las células en una biopelícula y luego usamos esa aglomeración de células. Esto reduce las entradas de energía, hace que todo sea más simple y amplía el aplicaciones potenciales."
El secreto detrás de esta nueva biopelícula es que genera energía a partir de la humedad de la piel. Aunque todos los días leemos historias sobre la energía solar, al menos el 50 % de la energía solar que llega a la Tierra se destina a la evaporación del agua. "Esta es una enorme fuente de energía sin explotar", dice Jun Yao, profesor de ingeniería eléctrica e informática en UMass, y el otro autor principal del artículo. Dado que la superficie de nuestra piel está constantemente humedecida con sudor, la biopelícula puede "enchufarse" y convertir la energía atrapada en la evaporación en energía suficiente para alimentar pequeños dispositivos.
"El factor limitante de la electrónica portátil", dice Yao, "siempre ha sido la fuente de alimentación. Las baterías se agotan y deben cambiarse o cargarse. También son voluminosas, pesadas e incómodas". Pero una biopelícula transparente, pequeña, delgada y flexible que produce un suministro continuo y constante de electricidad y que se puede usar, como una curita, como un parche aplicado directamente sobre la piel, resuelve todos estos problemas.
Lo que hace que todo esto funcione es que G. sulfurreducens crece en colonias que parecen esteras delgadas, y cada uno de los microbios individuales se conecta con sus vecinos a través de una serie de nanocables naturales. Luego, el equipo recolecta estos tapetes y usa un láser para grabar pequeños circuitos en las películas. Una vez que se graban las películas, se intercalan entre los electrodos y finalmente se sellan en un polímero suave, pegajoso y respirable que se puede aplicar directamente sobre la piel. Una vez que esta pequeña batería se "enchufa" aplicándola a su cuerpo, puede alimentar dispositivos pequeños.
"Nuestro próximo paso es aumentar el tamaño de nuestras películas para alimentar dispositivos electrónicos más sofisticados que se pueden llevar en la piel", dice Yao, y Liu señala que uno de los objetivos es alimentar sistemas electrónicos completos, en lugar de dispositivos individuales.
Fuente: Xiaomeng Liu et al, Biopelículas microbianas para la generación de electricidad a partir de la evaporación del agua y la energía para dispositivos portátiles, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32105-6
Si llegaste hasta acá tomate un descanso con la mejor música
