Un grupo de investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst, en Estados Unidos, han descubierto cómo diseñar un biofilm que recolecte la energÃa de la evaporación, concretamente de sudor, y la convierta en electricidad. Este martes 9 de agosto de 2022 le contamos cómo funciona.
Este biofilm es un parche que se adhiere a la piel y fue anunciado en Nature Communications. Este tiene el potencial de revolucionar el mundo de la electrónica portátil, alimentando todo, desde sensores médicos personales hasta dispositivos electrónicos personales.
“Esta es una tecnologÃa muy emocionante”, dice Xiaomeng Liu, estudiante graduado en ingenierÃa eléctrica e informática en la Facultad de IngenierÃa de UMass Amherst y autor principal del artÃculo. “Es energÃa verde real y, a diferencia de otras fuentes llamadas de ‘energÃa verde’, su producción es totalmente verde”.
Capacidades
Esto se debe a que esta biofilm, 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 “baterÃas microbianas” para alimentar dispositivos eléctricos.
Pero tales baterÃas requieren que G. sulfurreducens se cuide adecuadamente y se alimente con una dieta constante. Por el contrario, esta nueva biofilm, que puede proporcionar tanta energÃa, si no más, que una baterÃa de tamaño similar, funciona y funciona continuamente porque está muerta. Y debido a que está muerto, no necesita ser alimentado.
“Es mucho más eficiente“, dice en un comunicado Derek Lovley, Profesor Distinguido de MicrobiologÃa en UMass Amherst y uno de los autores principales del artÃculo.
Proceso simplificado
“Hemos simplificado el proceso de generación de electricidad al reducir radicalmente la cantidad de procesamiento necesario.Cultivamos de manera sostenible las células en una biopelÃcula y luego usamos esa aglomeración de células. Esto reduce las entradas de energÃa, simplifica todo y amplÃa las aplicaciones potenciales“.
El secreto detrás de esta nueva biopelÃcula es que genera energÃa a partir de la humedad de la piel. Aunque todos los dÃas leemos historias sobre la energÃa solar, al menos el 50 % de la energÃa solar que llega a la Tierra se destina a la evaporación del agua.
“Esta es una enorme fuente de energÃa sin explotar”, dice Jun Yao, profesor de ingenierÃa eléctrica e informática en UMass, y el otro autor principal del artÃculo.Â
Dado que la superficie de nuestra piel está constantemente humedecida con sudor, la biopelÃcula puede “enchufarse” y convertir la energÃa atrapada en la evaporación en energÃa suficiente para alimentar pequeños dispositivos.
Portátil
“El factor limitante de la electrónica portátil”, dice Yao, “siempre ha sido la fuente de alimentación. Las baterÃas se agotan y deben cambiarse o cargarse. También son voluminosos, pesados e incómodos”.
Pero un biofilm transparente, pequeño, delgado y flexible que produce un suministro continuo y constante de electricidad y que se puede usar, como una tirita, 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 pelÃculas. Una vez que se graban las pelÃculas, se intercalan entre los electrodos y finalmente se sellan en un polÃmero suave, pegajoso y transpirable que se puede aplicar directamente sobre la piel. Una vez que esta pequeña baterÃa se “enchufa” aplicándola a su cuerpo, puede alimentar dispositivos pequeños.
“Nuestro próximo paso es aumentar el tamaño de nuestros parches 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.
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