Las bacterias que impulsan una verdadera revolución verde en la electrónica personal
Un equipo de la UMass Amherst diseña una biopelícula capaz de producir electricidad a largo plazo y de forma continua a partir del sudor
Investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst acaban de anunciar que han descubierto cómo diseñar una biopelícula que aprovecha la energía de la evaporación y la convierte en electricidad. Esta biopelícula tiene el potencial de revolucionar el mundo de la electrónica portátil, alimentando todo tipo de dispositivos, desde sensores médicos personales hasta aparatos electrónicos.
Un sensor alimentado por biofilm, en el cuello, que mide la señal mecánica de la deglución.
Liu et al., 10.1038/s41467-022-32105-6
"Se trata de una tecnología muy interesante", afirma Xiaomeng Liu, estudiante de postgrado en ingeniería eléctrica e informática de la Facultad de Ingeniería de la UMass Amherst y autor principal del artículo. "Es una auténtica energía verde y, a diferencia de otras fuentes de la llamada "energía verde", su producción es totalmente ecológica".
Esto se debe a que esta biopelícula -una fina lámina de células bacterianas del grosor de una hoja de papel- es producida de forma natural 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 estas baterías requieren que G . sulf urreducens esté bien cuidada y alimentada con una dieta constante. Por el contrario, esta nueva biopelícula, que puede suministrar tanta o más energía que una batería de tamaño comparable, funciona, y funciona continuamente, porque está muerta. Y como está muerta, no necesita ser alimentada.
"Es mucho más eficiente", afirma Derek Lovley, catedrático de microbiología de la UMass Amherst y uno de los autores principales del artículo. "Hemos simplificado el proceso de generación de electricidad reduciendo radicalmente la cantidad de procesos necesarios. Cultivamos las células de forma sostenible en una biopelícula y luego utilizamos esa aglomeración de células. Esto reduce los insumos energéticos, simplifica todo y amplía las aplicaciones potenciales".
El secreto de esta nueva biopelícula es que produce energía a partir de la humedad de la piel. Aunque a diario leemos historias sobre la energía solar, al menos el 50% de la energía solar que llega a la tierra se destina a evaporar el agua. "Se trata de una enorme fuente de energía sin explotar", afirma Jun Yao, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la UMass y otro de los autores principales del artículo. Dado que la superficie de nuestra piel está constantemente húmeda por el sudor, la biopelícula puede "conectarse" y convertir la energía encerrada en la evaporación en energía suficiente para alimentar pequeños dispositivos.
"El factor limitante de la electrónica portátil", dice Yao, "siempre ha sido el suministro de energía. Las baterías se agotan y hay que cambiarlas o cargarlas. Además, son voluminosas, pesadas e incómodas". Pero una biopelícula transparente, pequeña y delgada que produce un suministro continuo y constante de electricidad y que puede llevarse, como una tirita, como un parche aplicado directamente a la piel, resuelve todos estos problemas.
Lo que hace que todo esto funcione es que G. sulfurreducens crece en colonias que parecen finas esteras, y cada uno de los microbios individuales se conecta a sus vecinos a través de una serie de nanocables naturales. A continuación, el equipo recoge estas esteras y utiliza un láser para grabar pequeños circuitos en las películas. Una vez grabadas las películas, se intercalan entre los electrodos y finalmente se sellan en un polímero suave, pegajoso y transpirable que se puede aplicar directamente sobre la piel. Una vez que esta diminuta batería se "enchufa" aplicándola a tu cuerpo, puede alimentar pequeños dispositivos.
"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.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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