Un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Nueva York ha desarrollado una batería de papel de un solo uso que utiliza bacterias como fuente de energía -solo hay que añadir agua o incluso un poco de saliva-.
El equipo ha presentado sus últimos avances en un artículo publicado en Advanced Sustainable Systems, en el que describen el funcionamiento de la tecnología de las baterías de papel:
"El ácido poli (amico) y el poli (dianhídrido piromelítico-p-fenilendiamina) se procesan e incorporan a una red porosa e hidrófila de fibras de celulosa entrelazadas para revolucionar las propiedades de bloqueo de oxígeno, intercambio de protones y biodegradación de las biobaterías microbianas de papel, que en última instancia ofrecen el potencial transformador de la electrónica "verde"".
Traducido a grandes rasgos, la batería consiste en revestir con bacterias exoelectrogénicas liofilizadas trozos de papel con finas capas de metales y otros materiales impresos en la superficie del papel. Los exoelectrogenos pueden transferir electrones fuera de sus células. Cuando dichos electrones atraviesan su membrana celular y tocan los ánodos de la superficie del papel, generan electricidad.
Las bacterias necesitan ser reanimadas para activar la batería, y el equipo de investigación descubrió que tanto el agua como la saliva pueden hacer el trabajo. Los científicos de la Universidad Estatal afirman que, una vez agotada la energía, la naturaleza se encarga de descomponer la batería.
"La biopila se biodegrada claramente sin necesidad de instalaciones o condiciones especiales, ni de introducir otros microorganismos", escriben.
¿Poder del papel para el IoT?
Las baterías de papel flexibles y biodegradables podrían tener multitud de usos. Especialmente en los dispositivos de la Internet de las Cosas (IoT), que en la actualidad se enfrentan a un dilema energético.
Tal y como informa el IEEE, "en los próximos cinco años podrían desplegarse más de 50.000 millones de nuevos dispositivos electrónicos".
Muchos de ellos serán sensores y equipos IoT con una vida útil corta, y todos necesitarán una fuente de energía. Aunque las baterías de iones de litio y los supercondensadores podrían suministrar energía a muchos de los nuevos dispositivos, dependen de materiales que no son biodegradables -y a veces son directamente tóxicos-, lo que plantea problemas de eliminación y reciclaje.
Las baterías de papel podrían utilizarse para alimentar tecnologías como los sensores industriales del IoT, así como biosensores y equipos médicos similares. Como señala The Engineer, los sensores médicos de papel se utilizan a menudo en zonas remotas. Sin embargo, sin una fuente de energía, sus resultados suelen carecer de la precisión necesaria.
Aunque las baterías de papel producen cantidades relativamente limitadas de electricidad, el investigador de la Universidad Estatal Seokheun Choi describió en una entrevista de 2015 cómo las baterías pueden doblarse o apilarse para crear una mayor producción. El precio por pila en ese momento: solo cinco céntimos.
Un camino por recorrer
Choi presentó recientemente una actualización del trabajo de su equipo en la 256ª reunión de la Sociedad Americana de Química en Boston.
"Lo bueno de utilizar el papel como sustrato de los dispositivos es que se pueden apilar o doblar para conectarlos en serie o en paralelo. [...] Creo que la electrónica basada en el papel puede considerarse una plataforma electrónica de próxima generación, porque puede combinar deformabilidad, rentabilidad y gestión de residuos electrónicos", dijo a los asistentes, según Chemistryworld.
El equipo de Choi informó de que las versiones más recientes de la batería bacteriana entregaron una potencia máxima de 4 µW/cm2, que es "significativamente mayor" que las versiones anteriores. IEEE informa de que Choi cree que su rendimiento debe mejorarse en un factor de alrededor de 1.000 para que sea comercialmente viable.
Sin embargo, el equipo ya ha apilado tres baterías de papel para crear un prototipo que produce una potencia de 200µW, suficiente para alimentar una calculadora de bolsillo durante unos 30 minutos.
El equipo también está trabajando en la mejora de los índices de supervivencia y rendimiento de las bacterias liofilizadas. Ahora son capaces de almacenarse hasta cuatro meses.
Otros equipos también están trabajando en baterías basadas en papel. En 2017, un equipo de investigación formado por Neus Sabaté, Juan Pablo Esquivel y Erik Kjeang presentó un artículo en Advanced Energy Materials sobre su powerPAD, una batería redox de un solo uso basada en celulosa. Su investigación ha sido parcialmente financiada por la Fundación Bill y Melinda Gates.
Así que el futuro de estas nuevas y revolucionarias baterías tiene buena pinta. Al menos sobre el papel.
Fuente: Singularityhub.com
Σχόλια