¿Cómo podría tu saliva energizar una celda de combustible?


Investigadores han creado una celda de combustible microbiana del tamaño de una uña que funciona con saliva. La celda genera 1 microvatio de electricidad, suficiente para energizar microchips en dispositivos de diagnostico rurales o en campos de batalla, según los investigadores.

Las celdas de combustible microbianas convencionales contienen una cámara para cátodo y ánodo separada por un una membrana de intercambio de protones. En el ánodo, las bacterias anaeróbicas descomponen la materia orgánica a partir de líquidos, liberando dióxido de carbono, electrones y protones. Los electrones fluyen hacia el cátodo a través de un circuito externo mientras que los protones pasan por medio de la membrana. Empleadas en fabricas o en plantas de tratamiento de aguas residuales, las celdas de combustible microbianas podrían producir agua limpia y electricidad, al mismo tiempo que podrían reducir los desperdicios producidos.

Estas nuevas celdas no son como sus primas de 1 litro. Estas celdas (de 25 microlitros) tienen una diferencia radical en su diseño, caracterizadas por electrodos y fuentes de combustible únicas y cuidadosamente seleccionadas, afirma Muhammad Hussain, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad King Abdullah de ciencia y tecnología (KAUST) en Arabia Saudita. Hussain y sus colegas del KAUST, con la ayuda de la Universidad Penn State, publicaron sus resultados en la edición más reciente de Nature Asia Materials.

Las celdas microbianas de combustible convencionales contienen ánodos y cátodos creados a partir de revestimientos de carbono. El requerimiento esencial para los electrodos es que sean conductores y que tengan una relación de superficie a volumen alta para que la mayoría de las bacterias tengan acceso al material de desecho.

El grafeno cumple ambas condiciones, por lo que los investigadores del KAUST lo utilizaron en los ánodos. Optaron por un cátodo de aire, el cual es comúnmente utilizado en celdas de combustible microbianas grandes. Incluso, los investigadores dejaron de lado la costosa membrana. "Encontramos que no se necesita la membrana; solo es necesario juntar el ánodo y el cátodo lo mas posible", afirma Hussain. "Igualmente, la generación de corriente depende de la resistencia interna de toda la celda. Sin la membrana reduces resistencia".

El equipo comenzó con una lámina de grafeno de un centímetro cuadrado. Adicionaron un divisor de caucho con las mismas dimensiones encima, y crearon un agujero de 5x5 milímetros en el centro del divisor. El agujero actúa como la cámara del ánodo. Los investigadores cargaron el dispositivo con bacterias provenientes de aguas residuales y luego adicionaron saliva mediante una jeringa insertada en ambos lados de la superficie de caucho. El dispositivo puede ser fácilmente fabricado con plástico.

El acetato es una fuente de energía común en celdas de combustible microbianas. Sin embargo, Hussain y sus colegas deseaban un combustible aún más accesible, y por eso emplearon la saliva. "Los soldados en un campo de batalla no tienen tiempo para poner químicos en celdas de combustible para que operen" afirmó. "La gente en áreas rurales puede que no tenga acceso a químicos especiales, por lo que la fuente más sencilla y accesible es la saliva. El contenido orgánico de la saliva es mucho más alto que en otros químicos conocidos como el acetato, haciéndola una interesante fuente de combustible".

El dispositivo genera densidades de corriente mayores a otras celdas de combustible microbianas empleadas hasta el momento. El ánodo de grafeno también genera 40 veces tanta electricidad como su contraparte creada con revestimiento de carbono.

Los investigadores están ahora explorando formas de incrementar la generación de electricidad del dispositivo creando electrodos más eficientes y uniendo múltiples celdas en serie.

Fotografía vía KAUST

Silvio Sánchez

Soy la fundadora de TodoSalud.co, una estudiante de enfermería apasionada con la salud y la comunicación. Puedes seguirme en youtube, donde subo videos sobre maternidad; tambien en Instagram y Facebook :)