Nanogenerador de “energía hámster”

Puede que en el futuro utilicemos energía eléctrica proveniente de los músculos (en lugar de cadáveres). En lugar de apuntar a los “antiguos”  generadores eólicos o células solares, los investigadores de Georgia Tech han construido un nanogenerador que aprovecha hasta los pequeños movimientos musculares de un hámster para obtener energía eléctrica. ¡No te pierdas el vídeo! ¡Corre, hámster, corre!

La luz del sol, el viento y las olas no son las únicas fuentes de energía renovable que podríamos utilizar para dejar de quemar petróleo. Los especialistas en nanotecnología han comenzado a desarrollar generadores que obtienen su energía de la fuerza muscular. Como seguramente sabes, cada latido de tu corazón o cada movimiento que realizas produce una minúscula cantidad de energía. Sin embargo, es difícil aprovechar estas verdaderas usinas biológicas por que, entre otras cosas, aportan un caudal de energía muy bajo e irregular. Pero la nanotecnología parece no tener limites a la hora de proveer soluciones a los problemas más complejos, y un grupo de científicos ha demostrado como un nanogenerador pueden ser impulsado a partir de estos débiles e irregulares movimientos. Según dicen, pueden aprovecharse desde los movimientos de un dedo humanos hasta las locas carreras de un hámster. Se trata de una muy original manera de aprovechar los recursos naturales para generar energía de forma ecológica y económica.

El nanogenerador aprovecha el efecto piezoeléctrico (como los móviles que se cargan con la voz) para obtener energía eléctrica. Esta es una particularidad que poseen algunos materiales cristalinos que les permite producir un potencial eléctrico cuando se los somete a una tensión mecánica. El equipo, dirigido por Zhong Lin Wang, profesor de ciencias en Georgia Tech, ha trabajado en aplicaciones prácticas de generadores piezoeléctricos construidos con nanocables desde 2005. Su último prototipo consiste en una serie de nanocables de óxido de zinc montados encima de una superficie de plástico flexible. Los cables están conectados entre sí y a un circuito eléctrico externo mediante electrodos metálicos. Cuando el plástico se curva, dobla los cables haciendo que generen un potencial eléctrico que es enviado al exterior del dispositivo a través de los electrodos.

En un documento publicado esta semana en la versión digital de la revista Nano Letters, el grupo de Wang describe con detalle cómo funcionan estos generadores biomecánicos. En uno de los experimentos, los investigadores fijaron el nanogenerador al dedo índice de una persona, y luego recogieron la energía generada cuando tamborileaba sobre una mesa. No contentos con este logro, adosaron el dispositivo a un hámster, que se convirtió en un verdadero generador eléctrico al correr en su rueda de ejercicios e, incluso, mientras se rascaba.

Si bien se han fabricado dispositivos piezoeléctricos similares con anterioridad, esta es la primera vez que uno de estos generadores puede aprovechar los movimientos irregulares. Según explican los especialistas, hasta ahora siempre se aprovechaba un fenómeno de resonancia presente solo en los movimientos regulares y repetitivos. Pero la mayoría de los organismos vivos se mueve de formas que son, desde el punto de vista del generador, prácticamente aleatorias. Cuando balanceamos los brazos, caminamos o escribimos sobre un teclado de ordenador, nuestros movimientos varían continuamente de ritmo e intensidad.  Incluso los latidos del corazón tienen la suficiente irregularidad como para hacer ineficaces a los generadores basados en resonancia.

Por supuesto, la energía obtenida por estos dispositivos es muy pequeña, ya que se encuentra en el orden de las milmillonésimas de Watt, algo a todas luces insuficientes si piensas utilizarlo para, por ejemplo, recargar una batería. Sin embargo cada vez hay más circuitos electrónicos capaces de funcionar con pequeñísimas cantidades de energía. Existen sensores que podrían implantarse en el cuerpo para monitorear diferentes parámetros de nuestra salud que sólo requieren un puñado de nanowatts para funcionar, pero que no se utilizan masivamente por necesitar una fuente de energía externa. Si los nanogeneradores del equipo de Wang fuesen viables comercialmente, podrían asociarse a estos sensores, cubrirse con polímeros biocompatibles y ser implantados quirúrgicamente en el tejido muscular de los pacientes dentro de poco tiempo.

Pero estos cacharros no solo tienen futuro dentro del cuerpo humano. Wang espera, durante los próximos cinco o diez años, aumentar significativamente la potencia del generador para permitir “tejerlos” con las fibras de la ropa y generar la suficiente energía como para las baterías de los dispositivos electrónicos portátiles.