Una nueva tecnología verde genera electricidad a partir de la humedad atmosférica

26 February 2020
Una nueva tecnología verde genera electricidad a partir de la humedad atmosférica

Científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst han creado un dispositivo que utiliza una proteína natural para crear electricidad a partir de la humedad del aire. El Air-gen conecta los electrodos a los nanohilos de proteína de forma que se genera corriente eléctrica a partir del vapor de agua presente de forma natural en la atmósfera. Puede generar energía incluso en zonas con una humedad extremadamente baja, como el desierto del Sahara. Los próximos pasos que planean son el desarrollo de un pequeño "parche" de aire-gen que pueda alimentar dispositivos electrónicos como monitores de salud y fitness y relojes inteligentes. También esperan desarrollar Air-gens para aplicarlos a los teléfonos móviles con el fin de eliminar las emisiones periódicas

El objetivo final es fabricar sistemas a gran escala que puedan alimentar el hogar. Una vez que lleguemos a una escala industrial para la producción de cables, espero que podamos fabricar grandes sistemas que contribuyan de forma importante a la producción de energía sostenible, afirman los investigadores, "una vez que tengamos que desarrollar generadores autónomos alimentados por aire que suministren electricidad fuera de la red".


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Científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst han desarrollado un dispositivo que utiliza una proteína natural para crear electricidad a partir de la humedad del aire, una nueva tecnología que, según afirman, podría tener importantes implicaciones para el futuro de las energías renovables, el cambio climático y en el futuro de la medicina.

Como se informa en Nature, los laboratorios del ingeniero eléctrico Jun Yao y del microbiólogo Derek Lovley, de la UMass Amherst, han creado un dispositivo que denominan "Air-gen" o generador alimentado por aire, con nanocables de proteína conductores de electricidad producidos por el microbio Geobacter. El Air-gen conecta los electrodos a los nanohilos de proteína de tal manera que se genera corriente eléctrica a partir del vapor de agua presente de forma natural en la atmósfera, informó ScienceDaily.

"Estamos fabricando literalmente electricidad a partir del aire", afirma Yao. "El Air-gen genera energía limpia las 24 horas del día". Lovely, que ha hecho avanzar los materiales electrónicos basados en la biología sostenible a lo largo de tres décadas, añade: "Es la aplicación más asombrosa y emocionante de los nanocables de proteínas hasta ahora."

La nueva tecnología desarrollada en el laboratorio de Yao no es contaminante, es renovable y de bajo coste. Puede generar energía incluso en zonas con una humedad extremadamente baja, como el desierto del Sahara. Tiene importantes ventajas sobre otras formas de energía renovable, como la solar y la eólica, dice Lovley, porque a diferencia de estas otras fuentes de energía renovable, el Air-gen no requiere luz solar ni viento, y "funciona incluso en interiores".

El dispositivo Air-gen sólo requiere una fina película de nanocables de proteína de menos de 10 micras de grosor, explican los investigadores. La parte inferior de la película se apoya en un electrodo, mientras que un electrodo más pequeño que cubre sólo una parte de la película de nanohilos se sitúa en la parte superior. La película absorbe el vapor de agua de la atmósfera. Una combinación de la conductividad eléctrica y la química de la superficie de los nanocables de proteína, junto con los finos poros entre los nanocables dentro de la película, establece las condiciones que generan una corriente eléctrica entre los dos electrodos.

Los investigadores afirman que la actual generación de dispositivos Air-gen es capaz de alimentar pequeños aparatos electrónicos, y esperan llevar pronto el invento a escala comercial. Entre los próximos pasos que tienen previsto dar se encuentra el desarrollo de un pequeño "parche" Air-gen que pueda alimentar dispositivos electrónicos portátiles como monitores de salud y fitness y relojes inteligentes, lo que eliminaría la necesidad de las baterías tradicionales. También esperan desarrollar Air-gens para aplicarlos a los teléfonos móviles y eliminar las cargas periódicas.

Yao afirma: "El objetivo final es fabricar sistemas a gran escala. Por ejemplo, la tecnología podría incorporarse a la pintura de las paredes y ayudar a alimentar el hogar. O podemos desarrollar generadores autónomos alimentados por aire que suministren electricidad fuera de la red. Una vez que lleguemos a una escala industrial para la producción de alambre, espero que podamos fabricar grandes sistemas que contribuyan de forma importante a la producción de energía sostenible".

Siguiendo con el avance de las capacidades biológicas prácticas de Geobacter, el laboratorio de Lovley ha desarrollado recientemente una nueva cepa microbiana para producir en masa nanocables de proteína de forma más rápida y económica. "Hemos convertido a E. coli en una fábrica de nanohilos de proteína", afirma. "Con este nuevo proceso escalable, el suministro de nanohilos de proteína ya no será un cuello de botella para el desarrollo de estas aplicaciones".

El descubrimiento de Air-gen refleja una inusual colaboración interdisciplinar, dicen. Lovley descubrió el microbio Geobacter en el lodo del río Potomac hace más de 30 años. Más tarde, su laboratorio descubrió su capacidad para producir nanohilos de proteína conductores de la electricidad. Antes de llegar a la UMass Amherst, Yao había trabajado durante años en la Universidad de Harvard, donde diseñó dispositivos electrónicos con nanocables de silicio. Ambos unieron sus fuerzas para ver si se podían fabricar dispositivos electrónicos útiles con los nanohilos de proteína extraídos de Geobacter.

Xiaomeng Liu, estudiante de doctorado en el laboratorio de Yao, estaba desarrollando dispositivos sensores cuando observó algo inesperado. Recuerda: "Vi que cuando los nanocables entraban en contacto con los electrodos de una forma determinada, los dispositivos generaban una corriente. Descubrí que la exposición a la humedad atmosférica era esencial y que los nanocables de proteína adsorbían agua, produciendo un gradiente de tensión a través del dispositivo".

Además del Air-gen, el laboratorio de Yao ha desarrollado otras aplicaciones con los nanocables de proteína. "Esto es sólo el comienzo de una nueva era de dispositivos electrónicos basados en proteínas", dijo Yao.

 

Este artículo se publica bajo licencia Creative Commons 4.0 y apareció previamente en Agencia de Noticias Tasnim.