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¿Te has preguntado alguna vez cómo la sostenibilidad y la tecnología pueden ir de la mano? En la Universidad de Binghamton, un grupo de investigadores ha dado un paso impresionante en el ámbito de las biobaterías, dispositivos innovadores que emplean bacterias para generar energía. Liderados por el profesor Seokheun Choi, este equipo ha logrado avances significativos en el diseño y producción de estas fuentes de energía ecológicas. Acompáñanos a descubrir más sobre esta investigación y lo que significa para el futuro de la energía sostenible.
Colaboración interdisciplinaria en Binghamton
El profesor Seokheun Choi, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, ha dedicado más de diez años al desarrollo de biobaterías impulsadas por bacterias. Pero lo realmente emocionante ha sido su reciente colaboración con el profesor Dehao Liu, un experto en tecnología de fusión por lecho de polvo láser. ¿Por qué es tan importante esta unión? Liu, que forma parte del Departamento de Ingeniería Mecánica, es conocido por su habilidad para crear estructuras microarquitectónicas en acero inoxidable mediante impresión 3D.
“La técnica de LPBF es ideal para biobaterías porque permite estructuras 3D personalizables y de alta precisión. Esto es esencial para maximizar la superficie y la densidad de energía”, comenta Liu. Gracias a esta colaboración, se publicó un artículo en la revista Advanced Energy & Sustainability Research, donde se detallan hallazgos que podrían facilitar el funcionamiento de dispositivos autónomos pequeños, como sensores para el Internet de las Cosas. ¿Quién no querría tener dispositivos más eficientes y sostenibles?
El funcionamiento de las biobaterías
Las biobaterías desarrolladas por Choi y su equipo funcionan mediante un proceso electroquímico, utilizando esporas bacterianas como fuente de energía. Estas esporas son formas inactivas de bacterias que pueden resistir condiciones ambientales adversas y se activan cuando el entorno es favorable. Para que una biobatería funcione, se requieren tres componentes esenciales: un cátodo, un ánodo y una membrana donde se intercambian iones para generar corriente eléctrica.
“Un ánodo bidimensional no es eficiente”, explica Choi. “Los nutrientes no llegarán de manera efectiva a las bacterias, y sus desechos no podrán ser eliminados adecuadamente”. Por eso, adoptar una estructura 3D para el ánodo es clave para el éxito del sistema, permitiendo que las bacterias se ubiquen de manera eficiente en un espacio reducido. ¿Te imaginas la precisión que se necesita para esto?
Sin embargo, la producción de ánodos 3D no es sencilla. Los materiales basados en carbono o polímeros suelen tener baja conductividad eléctrica y son frágiles. Además, los procesos de microfabricación requieren altas temperaturas que pueden dañar a las bacterias. “Hace dos años comenzamos a usar malla de acero inoxidable como ánodo, ya que su conductividad es excelente y su estructura es muy robusta”, añade Choi.
Avances y futuro de la investigación
El equipo también ha logrado integrar celdas de combustible microbianas en dispositivos electrónicos, lo que aumenta la versatilidad de las biobaterías. Gracias a la impresión 3D, pueden crear componentes como cubiertas de sellado y partes del cátodo, ensamblándolos como si fueran bloques de Lego. Esto no solo optimiza el proceso de producción, sino que también mejora la eficiencia energética. ¿Quién no querría algo así para sus gadgets?
Hoy en día, estas biobaterías pueden apilarse en serie o en paralelo para aumentar la salida de energía, logrando que seis baterías generen casi un milivatio, suficiente para alimentar pantallas LCD delgadas. “Los componentes de acero inoxidable tienen la ventaja adicional de que se pueden separar las células bacterianas y reutilizarlas, manteniendo los niveles de potencia tras varios usos”, menciona Choi.
De cara al futuro, el equipo de Binghamton busca desarrollar un método de impresión unificado para los componentes de la biobatería, en lugar de fabricarlos por separado. Otro objetivo es mejorar la recolección de energía mediante un sistema de gestión que controle la carga y descarga de la batería, similar a las celdas solares. ¿Te imaginas un mundo donde la energía sea tan accesible y ecológica?
Este avance en la investigación no solo representa un paso hacia biobaterías más eficientes, sino que también invita a una nueva era en la energía sostenible, donde la biología y la tecnología se fusionan para ofrecer soluciones innovadoras y ecológicas. ¡El futuro de la energía está en nuestras manos!
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