Un dispositivo que genera electricidad a partir del aire, utilizando una proteína natural producida por la bacteria Geobacter sulfurreducens, podría tener repercusiones significativas en la lucha para frenar el cambio climático y el futuro de las energías renovables.
Esta innovación tecnológica llamada por sus creadores Air-gen, es un “generador de aire” o “generador alimentado por aire” que conecta electrodos a los nanocables proteicos (filamentos de proteínas que transportan electrones lejos de las bacterias), producidos por la geobacter, para generar electricidad a partir de la humedad natural en la atmósfera.
El Air-gen, genera electricidad limpia, renovable y de bajo costo sin necesidad de luz solar o viento, lo que podría significar una revolución en el ámbito de las energías renovables. Además, funciona en interiores y en áreas con humedad extremadamente baja.
Electricidad de la nada
“Estamos literalmente produciendo electricidad de la nada”, asegura el ingeniero eléctrico Jun Yao, uno de los creadores de la nueva tecnología.
Con 30 años de experiencia en materiales electrónicos basados en biología sostenible, Derek Lovley, microbiólogo y coautor , explica que “el Air-gen genera energía limpia 24 horas siete días a la semana”. Agrega que esta aplicación es “la más sorprendente y emocionante”, obtenida hasta ahora.
Los dos científicos desarrollaron Air-gen en su laboratorio ubicado en la Universidad de Massachusetts Amherst, investigación publicada el pasado 17 de febrero en la revista científica Nature.
Inusual colaboración interdisciplinaria
Fue una inusual colaboración entre la ingeniería electrónica y la microbiología la que le dio forma al desarrollo del Air-gen.
Tres décadas atrás, Lovley había descubierto al microbio Geobacter en el lodo del río Potomac. Tiempo después, detectó la capacidad de esta bacteria para producir nanocables de proteínas, conductores de electricidad.
Jun Yao, por su parte, había trabajado diseñando dispositivos electrónicos con nanocables de silicio por varios años.
La sinergia de estos dos investigadores tuvo como objetivo, explorar la fabricación de dispositivos electrónicos útiles con nanocables de proteínas, cosechados de Geobacter. El resultado demuestra que si es posible hacerlo.
¿Cómo funciona?
Explican los científicos que Air-gen solo necesita una delgada película de nanocables de proteínas de 7 micrómetros de espesor. Un electrodo descansa sobre segmento inferior de la película, mientras que el otro se ubica en la parte superior.
La película absorbe el vapor de agua de la atmósfera. La combinación de la conductividad eléctrica y la química de la superficie de los nanocables proteicos, junto con los poros finos entre los nanocables dentro de la película, crea las condiciones para generar una corriente eléctrica entre los dos electrodos.
“Los dispositivos producen un voltaje sostenido de alrededor de 0,5 voltios a través de una película de 7 micrómetros de espesor, con una densidad de corriente de alrededor de 17 microamperios por centímetro cuadrado”, indican los científicos en el extracto de la investigación presentado en la revista Nature.
Fábrica de proteínas
Continuando con el avance de las capacidades biológicas prácticas de la Geobacter, el laboratorio de Lovley desarrolló, recientemente, una nueva cepa microbiana para producir nanocables de proteínas de forma más rápida y económica.
«Convertimos ‘E. coli’ en una fábrica de nanocables de proteínas, explica el microbiólogo, dándole un giro a esta bacteria, conocida por su alta peligrosidad para la salud humana.
Con este nuevo proceso escalable, el suministro de nanocables de proteínas ya no será un cuello de botella para desarrollar estas aplicaciones», afirma Lovley.
Futuro sin límites
Las aplicaciones en un futuro resultan prácticamente ilimitadas. Los próximos pasos de los investigadores incluyen el desarrollo de un pequeño «parche» Air-gen para alimentar dispositivos portátiles, eliminando el requisito de usar baterías.
La lista es casi infinita, monitores de salud y estado físico, relojes inteligentes y teléfonos celulares.
«El objetivo final es hacer sistemas a gran escala. Por ejemplo, la tecnología podría incorporarse en la pintura de la pared que podría ayudar a alimentar su hogar”, explica Jun Yao. Indica que podrían desarrollar incluso, generadores autónomos alimentados por aire que suministren electricidad a la red.
El equipo investigadores aspira, una vez lleguen a una escala industrial, contribuir de manera importante a la producción de energía sostenible con el desarrollo grandes sistemas.
Con información de Revista Nature, Energy News, Ambientum, Ecoticias y UMass Amherst
Fotografías de Revista Nature
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