Utilizan algas para generar electricidad renovable y alimentar nanodispositivos de forma autónoma

Las algas, un organismo vivo muy abundante con capacidad de realizar la fotosíntesis y obtener el carbono orgánico con la luz del Sol, podría ser una nueva solución para generar electricidad limpia.

Y no sólo produciría electricidad limpia, también autónoma gracias al alginato, un polisacárido biodegradable proveniente de algas marinas, también la proporcionaría de manera autónoma.

Este proceso ha sido posible gracias a un equipo internacional en el que participa el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), dependiente del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU).

Amigable con el medioambiente

El procesamiento de este material es «más amigable con el medioambiente» porque utiliza agua y «no necesita elementos orgánicos potencialmente tóxicos», explica Bernd Wicklein, investigador en el ICMM-CSIC y autor del estudio.

«En nuestro trabajo, hemos combinado dos tipos diferentes de MXenes con alginato, que es comestible, biodegradable y biocompatible», detalla Wicklein.

El trabajo de investigación ha conseguido aumentar la electricidad generada con alginato de sodio al combinarlo con MXenes, que son materiales conductores de titanio y carbono o nitrógeno, que poseen propiedades similares al grafeno.

Nanogeneradores triboeléctricos

Estos materiales poseen propiedades excepcionales con una «conductividad similar a la del metal y abundantes sitios activos, lo que los hace atractivos para aplicaciones en baterías y condensadores, así como dispositivos portátiles autoalimentados y de recolección de energía como nanogeneradores triboeléctricos (TENGs) «.

Un nanogenerador triboeléctrico es un dispositivo de recolección de energía que convierte la energía mecánica externa a nanoescala en electricidad. En la búsqueda de fuentes de energía sostenibles y autónomas, los nanogeneradores triboeléctricos han surgido como dispositivos prometedores capaces de convertir la energía mecánica en electricidad.

De este modo, se conseguiría cargar dispositivos pequeños, como termómetros, bombillas o aparatos de telemedicina, como sensores autónomos.

Ventaja sobre el grafeno

El método desarrollado, publicado en la revista ACS Applied Materials & Interfaces bajo el título Influencia de la composición de MXene en la triboelectricidad de nanocompositos de MXene-alginato, permitirá cargar pequeños dispositivos y generar energía de forma autónoma, según describen en la investigación.

Todo ello es posible gracias a estos MXenes que son materiales muy conductores y que presentan un grosor atómico, similares en este punto al grafeno, unos compuestos que fueron descubiertos en el año 2011 por el científico Yury Gogotsi, quien también firma este trabajo.

Los investigadores explican que «los MXenes son hidrofílicos, por lo que se pueden dispersar y procesar en agua, lo que les confiere ciertas ventajas sobre el grafeno que, al estar basado en carbono, no puede dispersarse en agua».

Crear energía del alginato

Aunque no es la primera vez que se consigue electricidad utilizando este biopolímero procedente de las algas, el objetivo del proyecto era aumentar las propiedades triboeléctricas del alginato para generar, de este modo, energía renovable gracias a nanogeneradores. «Hemos creado efectos sinérgicos que han aumentado la capacidad de crear energía del alginato», señala el científico del ICMM.

El investigador explica que el efecto triboeléctrico se produce con el movimiento: «Tienes dos superficies que, al moverse, entran en contacto y, de forma espontánea, los electrones saltan de una a otra». Al separar estas superficies, la carga de electrones entre una y otra se descompensa, «y esto es justo la electricidad que recogemos», añade.

El objetivo radica en generar energía a pequeña escala con «la potencia que generamos con este movimiento, que se produce con solo las vibraciones del entorno, es de unos 300 milivatios por metro cuadrado. Esto no puede competir con una placa solar, pero no hace falta, porque se usa para otros fines, como dispositivos pequeños y, sobre todo, para generar energía de forma autónoma».

Ilimitado y ecológico

Además, indican que la fórmula creada es perfectamente escalable porque «ya hay empresas que producen MXenes a nivel de kilos y lo venden, y el alginato, nuestro polímero de base, no tiene limitación».

Wicklein insiste en que el proceso es «muy fácil, económico y ecológico, porque todo es a base de agua». «Con esto ya puedes crear láminas muy grandes», concluye el científico, que confiesa que espera que estas investigaciones salgan del laboratorio para llegar a la sociedad, ya que «damos ideas que otros también pueden implementar».