Las biobaterías: cómo son las pilas que usan papel y bacterias para generar energía
Se trata de baterías hechas de papel y alimentada por microorganismos que, según sus creadores, podrían ser utilizadas para suplir energía en áreas remotas del mundo o en regiones con recursos limitados donde artículos cotidianos como enchufes eléctricos son un lujo.
Crédito: Seokheun Choi,
Papel + bacterias= energía.
Así podría resumirse la fórmula revolucionaria de una nueva tecnología, “barata y renovable”, presentada esta semana en la 256ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química de Estados Unidos.
Se trata de baterías hechas de papel y alimentada por microorganismos que, según sus creadores, podrían ser utilizadas para suplir energía en áreas remotas del mundo o en regiones con recursos limitados donde artículos cotidianos como enchufes eléctricos son un lujo.
Entre sus elementos más llamativos también se encuentra que las baterías solo se activan cuando entran en contacto con agua o saliva y que una tecnología, llamada liofilización, permite su almacenamiento duradero sin que pierdan sus propiedades o se degrade.
El equipo de investigadores de la Universidad de Binghamton, en el estado de Nueva York, que trabaja desde hace años en este campo, explicó durante la conferencia que las pilas de papel se puede usar una sola vez y luego desechar y que, actualmente, tienen una vida útil de cuatro meses.
No obstante, anunciaron que continúan trabajando para mejorar la carga electrónica de la batería (actualmente pueden generar la energía necesaria para alimentar un diodo de luz y una calculadora) y en la supervivencia y el rendimiento de las bacterias, lo que permitiría una vida útil más larga del dispositivo.
“El rendimiento energético también necesita mejorarse aproximadamente mil veces para la mayoría de las aplicaciones prácticas“, aseguró en un comunicado de prensa Seokheun Choi, el encargado de la investigación.
De acuerdo con el experto, esto podría lograrse apilando y conectando varias baterías de papel a la vez.
Choi anunció, además, que el equipo ya solicitó la patente para la batería y que está buscando socios en la industria para su comercialización.
Pero ¿cómo funcionan estos dispositivos?
Los poderes del papel
Desde hace años, los investigadores han desarrollado biosensores desechables a partir del papel, que se utilizan generalmente para el diagnóstico de enfermedades o para la detección de contaminantes en el medio ambiente.
El funcionamiento de estos dispositivos se basa generalmente en reacciones químicas que provocan un cambio de color, lo que permite conocer la presencia o no de ciertos contaminantes o condiciones de salud.
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Sin embargo, la sensibilidad “eléctrica” de estos dispositivos es limitada y se agota muy rápido.
“El papel tiene ventajas únicas como material para biosensores: es económico, desechable, flexible y tiene una gran superficie. Sin embargo, los sensores requieren una fuente de alimentación”, explicó Choi en la presentación de sus baterías.
Para superar esta barrera, el equipo de la Universidad Binghamton creó una especie de celdas imprimiendo capas delgadas de metales y otros materiales sobre una superficie de papel.
Luego, colocaron “exoelectrógenos “, que son un tipo especial de bacteria que puede transferir electrones fuera de sus células.
Así, esas cargas que se generan cuando las bacterias producen energía, pasan a través de la membrana celular del microorganismo y pueden hacer contacto con electrodos externos y alimentar la batería.
Influencia del oxígeno
Otro de los elementos de la investigación consistió en determinar cómo el oxígeno afecta el rendimiento del dispositivo.
Y es que ese gas, que pasa fácilmente a través del papel, puede absorber los electrones producidos por la bacteria antes de que lleguen al electrodo.
Sin embargo, el equipo descubrió que aunque el oxígeno disminuyó ligeramente la generación de energía, el efecto fue mínimo.
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Esto se debe a que las células bacterianas se unieron estrechamente a las fibras del papel, lo que llevó rápidamente los electrones al dispositivo antes de que el oxígeno pudiera intervenir.
El año pasado, el equipo de la Universidad Binghamton presentó un prototipo de esta batería de energía bacteriana activada con saliva.
Estas pilas tienen ventajas competitivas frente a otras soluciones convencionales, ya que, según los investigadores resulta una forma accesible de energía para aplicaciones de diagnósticos médico o de otros tipos en países en vías de desarrollo.
