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Una nueva generación de biobaterías generará energía durante semanas
Imagínese si, en lugar de utilizar cadmio o litio, bastaran unas gotas de agua sucia para alimentar una batería. Éste es el enfoque de los investigadores de la Universidad de Binghamton en Nueva York. Y más que la gota de agua, son sus diminutos habitantes: las bacterias. Los inventores de la nueva biobatería bacteriana son firmes defensores de esto nueva forma de energía verde que podría alimentar todo tipo de sensores y pequeños dispositivos. Llevan años investigando este campo y la última versión de su tecnología es la más eficiente hasta la fecha.
En este artículo, leerá sobre lo siguiente:
¿Qué son las biobaterías?
Una biobatería es un dispositivo que permite almacenar y liberar energía a través de procesos metabólicos realizados por bacterias o enzimas, que descomponen una materia prima como la glucosa y liberan protones y electrones. En el pasado ya hablamos de este enfoque y de los microorganismos que lo permiten, también conocido como electrogénico.
Biobaterías, fabricadas principalmente a partir de elementos orgánicos, son esencialmente biodegradables y podría ofrecer una solución para crear dispositivos económicos de un solo uso. Actualmente, las biobaterías son dispositivos capaces de generar una pequeña corriente eléctrica, suficiente para alimentar una luz LED o un sensor de baja potencia. Sin embargo, se espera que wearables de poder o dispositivos IoT en el futuro.
Actualmente, los principales tipos de biobaterías son:
- enzimáticoque utilizan enzimas para descomponer una materia prima.
- Microbianoque uso bacterias como E. coli para generar energía.
Una biobatería, tres tipos de bacterias
Los científicos de la Universidad de Binghamton están trabajando en esto último. En su caso, han recurrido a un novedoso enfoque para mejorar la eficiencia de su biobatería. Hasta ahora, uno de los problemas que impedía que esta tecnología se generalizara era la duración de la batería. Este tipo de dispositivos funcionaron en un entorno de laboratorio, pero sólo durante unas pocas horas.
El nuevo dispositivo, que sus desarrolladores describen como “plug & play”, combina tres tipos de bacterias que suministran energía durante varias semanas.
las bacterias se mantienen en tres compartimentos verticales. Primero, un grupo de bacterias fotosintéticas genera nutrientes para la segunda capa de bacterias que se encuentra debajo. A continuación, el segundo grupo de bacterias produce elementos químicos que favorecen la transferencia de electrones. Finalmente, en el “piso” inferior están las bacterias electrogénicas que producen la corriente eléctrica.
Las nuevas biobaterías están diseñadas como módulos cuadrados de tres centímetros de ancho apilables, multiplicando así su producción. Los desarrolladores de esta tecnología creen que estos dispositivos serán necesarios en un futuro próximo, cuando los dispositivos y sensores de IoT se vuelvan comunes, muchos de ellos en áreas remotas. Otra opción que discutimos para alimentar estos sensores remotos es triboelectricidad.
Biobaterías de origami
En ciencia e ingeniería, cada descubrimiento o invención suele ir precedido de otros avances incrementales. En el caso de la nueva biobatería de la Universidad de Binghamton, sus desarrolladores ya habían creado otros modelos. Una de las versiones anteriores utilizaba dos tipos de bacterias. Sin embargo, su modelo más llamativo es probablemente el prototipo de biobatería de papella versión original que presentaron en 2015.
Ese modelo se basó en una estructura de origami plegable que combinaba papel, un cátodo con baño de níquel, un ánodo con capa de carbón y bacterias. Aproximadamente del tamaño de una caja de cerillas, la biobatería de origami simplemente necesitaba una gota de agua sucia para funcionar. Como el papel es un material absorbente, no se necesitó ni siquiera una jeringa u otro dispositivo para introducir las bacterias.
El principal beneficio de utilizar una estructura de origami plegable es que el Las superficies del papel se multiplican y con ello la capacidad de generar electricidad.. La energía resultante era todavía pequeña pero suficiente para alimentar un biosensor.
Por lo tanto, en caso de emergencia, un equipo podría usar estas baterías para alimentar kits de diagnóstico desechables que prueben pureza del agua de manera asequible. El costo de producción estimado de ese primer modelo fue cinco centavos de dólar.
Si quieres conocer otras aplicaciones de las bacterias además de las biobaterías, puedes echar un vistazo a Este artículo sobre bacterias que producen plástico biodegradable o Éste sobre un hormigón bacteriano. Y si tu sed de conocimiento sigue intacta, puedes suscribirte a nuestra newsletter al final de esta página.
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