Una batería a partir de cianobacterias impresas: usando la fotosíntesis para encender una bombilla o un reloj digital

Bombilla

Puede que en ocasiones hayamos bromeado con "hacer la fotosíntesis" cuando nos ponemos a tomar el sol, pero para unos investigadores la idea no es algo que quede en ese tono jocoso, sino que va muy en serio. No que nuestra piel haga las veces de cloroplasto, pero sí que podamos aprovechar la fotosíntesis para lograr energía que alimente un pequeño dispositivo electrónico a partir de cianobacterias impresas.

El equipo de investigadores lo describe como un dos-en-uno, dado que es a la vez una (bio)batería y un panel solar. Según describen, en un tamaño aproximado de un tablet de 10 pulgadas este sistema es capaz de suministrar energía suficiente para hacer funcionar un dispositivo electrónico sencillo como un reloj digital o una bombilla LED.

Una pila para el reloj que está muy viva

Quizás aún nos pueda sonar algo raro o lejano, pero llevamos bastante tiempo "tonteando" con la impresión de células y tejidos, así como experimentando con tinta conductiva. En 2011 el MIT imprimió ya células (unidades) fotovoltaicas flexibles y de hecho ya probó a tirar de biología al trabajar con virus y células en este sentido ese mismo año.

Si hablamos de células como unidad mínima de vida, en 2013 vimos como lograban imprimirse células oculares con una impresora de tinta convencional, y lo que ha logrado Marin Sawa y el resto de este equipo de investigadores es imprimir con una impresora de tinta cianobacterias (microbios con células vegetales) funcionales, es decir, capaces de realizar la fotosíntesis.

Así quedan las ciannobacterias impresas. (Fuente: Nature)

Así lo detallan los investigadores de la Universidad de Cambridge, el Colegio Imperial de Londres y el Central Saint Marins en su trabajo, publicado en Nature. La impresión, con una HP Deskjet 340, de las cianobacterias (del género Synechocystis) se realizó con tinta compuesta de nanotubos de carbono conductivos, y se comprobó que realizaban la fotosíntesis con un fluorómetro de pulso de modulación de amplitud (PAM, unos dispositivos que miden la clorofila).

Haciendo un pequeñísimo recordatorio (por si la biología del colegio se nos quedó muy atrás en la memoria), la fotosíntesis es el proceso que permite convertir materia inorgánica en orgánica recurriendo a la energía de la luz, la cual pasa a ser energía química. La clorofila es un pigmento que albergan las células vegetales, y es imprescindible para este proceso porque absorbe la energía lumínica.

Esquema del sistema biofotovoltaico impreso y el gráfico resultante de la medición de potencia de salida en periodos de iluminación y oscuridad. (Fuente: Nature)

De este modo, lo que hicieron es imprimir seis capas de un bio-electrodo (combinando células y un material electrodo inerte) sobre papel, midiendo la corriente que generaba el sistema al incidir la luz. Viendo que había generación de electricidad, para alimentar el reloj digital unificaron nueve unidades (células biofotovoltaicas), las cuales producían una corriente de 1,5 voltios y unos 2 microamperios.

Un pequeño paso hacia el suministro energético "en vivo"

La idea de imprimir esta especie de placas solares con una impresora convencional y basada en componentes biológicos resulta interesante al plantear una fuente de energía sencilla, más eficiente que otros sistemas experimentados anteriormente y que, según concluye el equipo de investigadores, debería funcionar como (bio)panel solar de día y como (bio)batería de noche. Es un primer paso y explican que hay aún margen de mejora en el sistema, tanto en la parte inerte como en la biológica.

Consideran que puede haber muchas aplicaciones para este papel energético. Recogían en Inhabitat las palabras de Sawa al respecto, que hablaba de un posible sistema doméstico de monitorización de la calidad del aire cuyos sensores podrían alimentarse del sistema con cianobacterias. Algo que además podría ser retirado sin dañar el medio ambiente al ser biodegradable.

La imagen "a" muestra una representación esquimática del módulo bioeléctrico impreso, con la tira verde (cianobacterias), el ánodo (2), el cátodo (3) y el papel (4). La imagen "b" muestra un A4 con dicho circuito impreso. (Fuente: Nature)

No obstante, no es un sistema que resulte fácil de llevar a una escala mayor, dado que por ahora no llega a compensar económicamente por el coste y la vida media. Fantuzzi (uno de los investigadores) concluía que no iba a poder ser usado como las placas en una estación fotovoltaica, pero sí en ejemplos como el que ponía su compañero de dispositivos sencillos como sensores ambientales.

En Xataka | El MIT pone a trabajar a virus en paneles solares más eficientes