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Tecnologías Limpias

Dos elementos abundantes que podrían crear una superbatería

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Bacteria 163711 640Durante décadas, los científicos han estado buscando materiales de batería avanzados con características como una densidad de energía superior o aquellos que confieren una vida útil de batería extra larga que conduce a diseños futuristas como baterías flexibles que imitan la columna vertebral humana, a estructuras de nanocadena transpirables. 
 
Pero tal vez han estado buscando en los lugares equivocados, con el propio reino biológico de la naturaleza proporcionando una solución potencial.
 
Generar electricidad a partir de la nada puede sonar a ciencia ficción; Sin embargo, los científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst han presentado una nueva tecnología basada en bacterias que brotan nanocables que hace exactamente eso. 
 
El ingeniero eléctrico de UMass, Jun Yao, y el microbiólogo Derek Lovley han presentado el Air-gen (o generador de aire), que utiliza un microbio inusual perteneciente al género Geobacter , descubierto por primera vez en los sedimentos fangosos del río Potomac. ¿El truco? Producen nanocables proteicos conductores. 
 
Air-gen es capaz de generar una corriente eléctrica directamente del vapor de agua en la atmósfera, incluso del aire muy seco como el de Nevada o el desierto del Sahara.
 
Los innovadores han descrito Air-gen como "la aplicación más sorprendente y emocionante de nanocables de proteínas". 
 
Cómo funciona Air-Gen
 
Air-gen funciona con una película delgada de nanocables de proteínas de solo 7 micras de espesor. El dispositivo conecta los electrodos a la película ultrafina, con la parte inferior de la película apoyada en un electrodo mientras que un electrodo más pequeño se encuentra en la parte superior pero cubre solo una parte de la película de nanocables.
 
Air-gen utiliza una combinación de la química de la superficie de los nanocables de proteínas y la conductividad eléctrica junto con los poros finos entre los nanocables dentro de la película para generar una corriente entre los dos electrodos. 
 
El resultado: una batería de bajo costo, no contaminante y renovable que genera electricidad las 24 horas, los 7 días de la semana, no requiere sol ni viento, y también puede usarse en interiores, dicen los investigadores. 
 
El dispositivo funciona mejor en un 45% de humedad, pero también funcionará bien en regiones tan secas como el desierto del Sahara o tan húmedas como Nueva Orleans.
 
Sin duda, Air-gen no está a punto de matar a la industria de las energías renovables en el corto plazo: un solo dispositivo produce un voltaje sostenido de alrededor de 0,5 voltios, con una densidad de corriente de aproximadamente 17 microamperios por centímetro cuadrado. 
 
No es mucha energía, pero los investigadores dicen que puede amplificarse conectando múltiples dispositivos entre sí. 
 
Por ejemplo, conectar 17 dispositivos Air-Gen juntos puede generar ~ 10 voltios, que es suficiente para alimentar un teléfono celular y otros dispositivos electrónicos personales como un FitBit o dispositivos portátiles similares.
 
También es un gran avance de sus predecesores: la investigación previa sobre la generación de energía hidrovoltaica utilizando nanomateriales como el grafeno o los polímeros solo ha logrado producir breves descargas de electricidad que duran unos segundos.
 
Sistemas a gran escala
 
El equipo dice que su objetivo final es crear sistemas a gran escala. Con ese fin, han sugerido incorporar la tecnología en la pintura de la pared para alimentar hogares o desarrollar generadores autónomos alimentados por aire que suministren electricidad de la red. 
 
Un pequeño obstáculo: cultivar Geobacter para cosechar nanocables es difícil, y los científicos dicen que utilizarán E. coli , una bacteria común que se encuentra en los intestinos de personas y animales, ya que es mucho más fácil de cultivar y tiene una capacidad de generación eléctrica similar.
 
" Convertimos E. coli en una fábrica de nanocables de proteínas " , dijo Lovley. " Con este nuevo proceso escalable, el suministro de nanocables de proteínas ya no será un obstáculo para el desarrollo de estas aplicaciones".
 
Antes de encogerse ante la idea de las bacterias de caca pintadas en sus paredes, tenga en cuenta que la mayoría de las cepas de E. coli son inofensivas y forman parte de un tracto intestinal saludable. Con suerte, Lovley y su equipo tendrán cuidado de mantener alejados a los malos.
 
El modus operandi exacto que Air-gen utiliza para generar electricidad a partir del aire ha dejado perplejos a todos, incluidos sus creadores.
 
Dirk de Beer, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina ha expresado sus reservas, diciendo a la revista Science que el papel le hizo "un poco preocupado" porque no está seguro de que los electrones que impulsan el aire generación venían. “ Creo se necesita una comprensión más profunda ... ", ha postulado.
 
De lo que sí podemos estar seguros es que Air-gen no está infringiendo la Ley de Conservación de Energía y que la "electricidad libre" debe provenir de algún lugar. Pero bueno, usamos muchas tecnologías sin tener una idea adecuada de cómo funcionan. 
 
En su libro overcomplicated: Tecnología en los límites de la comprensión , Samuel Arbesman sostiene que la ecología moderna máquina se está convirtiendo en algo mucho más parecido a los sistemas biológicos naturales que los sistemas claros, basados en reglas que los seres humanos tienden a diseñar. 
 
Eso parece describir Air-gen a un tee. 
 
Tampoco es la solución de batería potencial más loca que existe, incluso si E. coli te hace temblar. De hecho, los nuevos 'avances' potenciales en este segmento parecen salir casi semanalmente, por lo que algo tiene que ceder más temprano que tarde. 
 
Las baterías de litio-azufre esperan algún día superar a las baterías de iones de litio, e IBM está adquiriendo su nueva batería de agua de mar, mientras que la arena espera darles una vida útil mucho más larga, y la ciencia incluso está tratando de encontrar una forma de tener seres humanos. utilizan su propia energía corporal para alimentar sus dispositivos y reemplazar el ion de litio con baterías humanas. 
 
Todo regresa a la naturaleza a lo grande, por lo que el aire entrará en la ecuación. 
 
Por Alex Kimani para Oilprice.com
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