Colector de electricidad demuestra cómo se puede obtener energía limpia a partir del aire

El novedoso dispositivo funciona bajo un principio similar al de las nubes de tormentas que generan los relámpagos.

Científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst, en EE.UU., demostraron que es posible construir dispositivos que recolecten electricidad a partir de la humedad del aire. Los investigadores plantean que, prácticamente con cualquier material con nanoporos, se puede obtener electricidad rentable, escalable y sin interrupciones.

Nubes artificiales

“El aire contiene una enorme cantidad de electricidad”, explica Jun Yao, uno de los autores principales de la investigación. “Piensa en una nube, que no es más que una masa de gotas de agua. Cada una de esas gotas contiene una carga y, cuando las condiciones son las adecuadas, la nube puede producir un rayo, pero no sabemos cómo capturar la electricidad de un rayo de manera confiable. Lo que hemos hecho es crear una nube a pequeña escala construida por humanos que produce electricidad para nosotros de manera predecible y continua para que podamos cosecharla”, agregó.

El dispositivo se construyó a partir de un material especializado hecho de nanofibras de proteína, cultivados a partir de la bacteria ‘Geobacter sulfurreducens’. Este material, que fue el resultado de una anterior investigación, constituye el núcleo de la pequeña nube artificial.

“De lo que nos dimos cuenta después de hacer el descubrimiento de ‘Geobacter’ es que la capacidad de generar electricidad a partir del aire, lo que luego llamamos el efecto Air-gen, resulta ser genérico: literalmente, cualquier tipo de material puede recolectar electricidad del aire, siempre que tenga una propiedad determinada” señala Yao. ¿Cuál es esa propiedad? “Necesita tener agujeros de menos de 100 nanómetros, o menos de una milésima parte del ancho de un cabello humano”, indicó.

Este diámetro está en el orden del ‘recorrido libre medio’ de las moléculas de agua cuando están suspendidas en el aire. El ‘recorrido libre medio’ se entiende como la distancia que recorre una molécula antes de chocar con otra molécula de la misma sustancia.

El dispositivo así construido dejaría pasar moléculas de agua desde la parte superior a la inferior de una fina capa de material llena de nanoporos. Estos limitarían el paso a las moléculas de agua al chocar contra sus bordes. De esta forma, la gran acumulación de moléculas de agua portadoras de carga en la parte superior del material con respecto a la parte inferior crearía una diferencia de potencial similar a lo que ocurre en una nube. Esta batería funcionaría mientras haya humedad en el aire. La investigación se publicó, recientemente, en Advanced Materials.

Energía limpia casi inagotable

“La idea es simple, pero nunca antes se había descubierto y abre todo tipo de posibilidades”, plantea Yao. Según los autores, las características de esta cosechadora de electricidad ofrecen amplias opciones para fabricaciones rentables y adaptables al medio ambiente. “Podrías imaginar cosechadoras hechas de un tipo de material para ambientes de selva tropical y otro para regiones más áridas”, expone Yun Yao.

La cosechadora funcionaría las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en prácticamente cualquier condición donde exista humedad ambiental, lo que aventaja a otras tecnologías limpias, como la eólica o la solar, que solo funcionan en determinadas condiciones. Otra ventaja del dispositivo tiene que ver con la capacidad de empaquetar muchos miles de estas delgadas capas de nanoporos con el fin de aumentar eficientemente la cantidad de energía, sin aumentar significativamente el tamaño del dispositivo.

Se piensa que tal dispositivo sería capaz de entregar energía a nivel de kilovatios. “Imagínese un mundo futuro en el que la electricidad limpia esté disponible donde quiera que vaya”, dice Yao. “El efecto genérico Air-gen significa que este mundo futuro puede convertirse en una realidad”, agregó. “Esto es muy emocionante”, comenta Xiaomeng Liu, otro autor principal. “Estamos abriendo una puerta ancha para recolectar electricidad limpia de la nada”, subrayó.