Inspenet, 15 de julio 2023.
¿Generar energía eléctrica de “la nada”?
La Universidad de Massachusetts (UMAss) describió en 2020 el avance logrado por sus investigadores: la creación de un dispositivo que utiliza una proteína natural para generar electricidad a partir de la humedad del aire.
El estudio fue publicado en la revista ‘Nature’ por Jun Yao, ingeniero, y Derek Lovley, microbiólogo, quienes desarrollaron un dispositivo llamado Air-gen. Este contiene nanocables de proteína cultivados a partir de la bacteria Geobacter sulfurreducens. Al conectar electrodos a estos finos conductos, que tienen unos micrones de espesor, se produce una corriente eléctrica utilizando la humedad ambiental.
¿Una nueva fuente?
Yao expresó su entusiasmo al afirmar que estaban generando electricidad prácticamente de la nada. Esta tecnología no era contaminante y ofrecía una solución renovable y de bajo costo que podía generar energía incluso en espacios interiores y en zonas extremadamente secas como el desierto del Sahara.
Desde entonces, su objetivo era llevar su invento a una escala comercial y desarrollar dispositivos capaces de alimentar pequeños dispositivos electrónicos, como relojes inteligentes, sensores para monitorear la salud de los usuarios e incluso teléfonos inteligentes.
El equipo de la Universidad de Massachusetts no se conformó con el descubrimiento que compartieron en 2020, y continuaron trabajando en la investigación, lo que les permitió publicar un artículo en ‘Advanced Materials’.
Si sus hallazgos anteriores eran prometedores, los resultados de su estudio actual son igualmente impresionantes. Han demostrado que prácticamente cualquier material puede convertirse en un dispositivo capaz de generar electricidad a partir de la humedad. Para lograrlo, han pasado de utilizar nanocables a utilizar perforaciones diminutas. La clave radica en la incorporación de nanoporos con un diámetro inferior a 100 nanómetros, lo que equivale a menos de una milésima parte del grosor de un cabello humano.
“De lo que nos dimos cuenta tras hacer el descubrimiento del Geobacter es de que la capacidad de generar electricidad a partir del aire, lo que llamamos ‘efecto Air-gen’, resulta ser genérica: literalmente, cualquier tipo de material puede cosechar electricidad del aire, siempre que tenga una propiedad determinada”, explica Yao, quien celebra que, aunque “simple”, su idea “abre todo tipo de posibilidades”.
¿Cómo funciona?
“El aire contiene una enorme cantidad de electricidad”, recuerda el profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UMass antes de tirar de símiles para explicar su propuesta: “Piensa en una nube, que no es más que una masa de gotas de agua. Cada una de esas gotas contiene una carga y, cuando las condiciones son las adecuadas, la nube puede producir un rayo, pero no sabemos cómo capturar la electricidad de un rayo de manera fiable. Lo que hicimos fue crear una nube a pequeña escala construida por humanos que produce electricidad de manera predecible y continua para que podamos cosecharla”.
La base de esta tecnología se encuentra en la investigación realizada por Lovley y Yao, quienes exploraron las posibilidades de utilizar nanocables de proteína cultivados con Geobacter sulfurreducens. La elección de nanoporos de 100 nm se debe al “camino libre medio” de las moléculas de agua, es decir, la distancia que una molécula recorre antes de chocar con otra molécula similar.
La idea es emplear una capa llena de nanoporos que permita el paso de moléculas de agua de la parte superior a la inferior. Dado que la primera capa recibirá más moléculas portadoras de carga, se crea un desequilibrio similar al que se encuentra en una nube.
¿Qué posibilidades ofrece?
En 2020 los investigadores ya vislumbraban las posibilidades del Air-gen, tanto en el campo de las energías renovables como en el diseño de dispositivos médicos específicos.
Tres años después, su enfoque sigue siendo igual de ambicioso: “La humedad del aire es una fuente de energía sostenible significativa que, a diferencia de la energía solar o eólica, está disponible de manera constante”, afirma el artículo de ‘Advanced Materials’.
Según su estudio, su propuesta para capturar energía a partir de la humedad puede aplicarse a una “amplia gama” de materiales, siempre y cuando tengan nanoporos que permitan el paso del agua.
Estamos abriendo un amplio camino para obtener electricidad limpia a partir del aire”, celebra Xiaomeng Liu, uno de los autores del artículo. En UMass también destacan que la humedad está siempre presente, lo que permitiría obtener energía las 24 horas del día, los siete días de la semana, y solucionar uno de los desafíos de las energías renovables como la eólica o solar: las fluctuaciones que resultan en desajustes entre la generación de energía y la demanda real.
¿Son los únicos en trabajar en este tipo de proyectos?
No, otros investigadores también se han interesado en la higroelectricidad, es decir, la generación de electricidad a partir de la humedad. Hace poco, mencionamos el proyecto Catcher respaldado por la Unión Europea, que busca convertir la humedad atmosférica en electricidad.
En este proyecto, Svitlana Lyubckyk y sus hijos, impulsores de CascataChuva, han desarrollado una solución tecnológica revolucionaria para producir electricidad directamente a partir de la energía de absorción de la humedad.
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