Crean un dispositivo que genera electricidad del aire: El Air-gen une de forma sorprendente ingeniería y biología

Imagen gráfica de una película delgada de nanocables de proteínas que generan electricidad a partir de la humedad atmosférica. -Imagen Universidad de Massachusetts Amherst-

Científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst crean un dispositivo que utiliza una proteína natural para generar electricidad a partir de la humedad del aire. Es una nueva tecnología cuyos creadores dicen que podría tener implicaciones significativas para el futuro de las energías renovables, el cambio climático y el futuro de la medicina.

El avance se publicó en la revista científica “Nature” y es un logro de dos laboratorios aparentemente muy distintos el del ingeniero eléctrico Jun Yao y el del microbiólogo Derek Lovley, en la Universidad de Masschusetts Amherst. El dispositivo recibe el nombre de AIR-GEN "gen de aire", o generador alimentado por aire, dispone de nanocables de proteínas conductores de electricidad producidos por el microbio Geobacter. El Air-gen conecta los electrodos a los nanocables de proteínas de tal manera que se genera corriente eléctrica a partir del vapor de agua en forma de humedad presente de forma natural en la atmósfera.

"Estamos literalmente produciendo electricidad de la nada", dice Yao. "El Air-gen genera energía limpia 24/7". Lovely, que avanzó en materiales electrónicos basados en biología sostenible durante tres décadas, agrega: "Es la aplicación más sorprendente y emocionante de nanocables de proteínas hasta ahora".

La nueva tecnología desarrollada en el laboratorio de Yao no contamina, es renovable y de bajo costo. Puede generar energía incluso en áreas con humedad extremadamente baja, como el desierto del Sahara. Tiene ventajas significativas sobre otras formas de energía renovable, incluida la solar y la eólica, dice Lovley, porque a diferencia de estas otras fuentes de energía renovable, el Air-gen no requiere luz solar o viento, e "incluso funciona en interiores".

Los investigadores explican que el dispositivo Air-gen solo requiere una película delgada de nanocables de proteínas de menos de 10 micras de espesor. La parte inferior de la película descansa sobre un electrodo, mientras que un electrodo más pequeño que cubre solo una parte de la película de nanocables se encuentra en la parte superior. La película absorbe el vapor de agua de la atmósfera. Una combinación de la conductividad eléctrica y la química de la superficie de los nanocables de proteínas, junto con los poros finos entre los nanocables dentro de la película, establece las condiciones que generan una corriente eléctrica entre los dos electrodos.

Los investigadores dicen que la generación actual de dispositivos Air-gen puede alimentar pequeños dispositivos electrónicos y esperan llevar la invención a escala comercial pronto. Los próximos pasos que planean incluyen el desarrollo de un pequeño "parche" Air-gen que pueda alimentar dispositivos portátiles electrónicos como monitores de salud y estado físico y relojes inteligentes, lo que eliminaría el requisito de baterías tradicionales. También esperan desarrollar Air-gens para aplicar a los teléfonos celulares para eliminar la carga periódica.

Yao dice: “El objetivo final es hacer sistemas a gran escala. Por ejemplo, la tecnología podría incorporarse en la pintura de la pared que podría ayudar a alimentar su hogar. O bien, podemos desarrollar generadores autónomos alimentados por aire que suministren electricidad fuera de la red. Una vez que lleguemos a una escala industrial para la producción de alambre, espero que podamos hacer grandes sistemas que contribuyan de manera importante a la producción de energía sostenible”.

Continuando con el avance de las capacidades biológicas prácticas de Geobacter , el laboratorio de Lovley desarrolló recientemente una nueva cepa microbiana para producir nanocables de proteínas de forma más rápida y económica. "Convertimos E. coli en una fábrica de nanocables de proteínas", dice. "Con este nuevo proceso escalable, el suministro de nanocables de proteínas ya no será un cuello de botella para desarrollar estas aplicaciones".

Además del Air-gen, el laboratorio de Yao ha desarrollado varias otras aplicaciones con los nanocables de proteínas. "Este es solo el comienzo de una nueva era de dispositivos electrónicos basados en proteínas", dijo Yao.

La investigación fue apoyada en parte por un fondo semilla a través de la Oficina de Comercialización y Empresas de Tecnología en UMass Amherst y fondos de desarrollo de investigación de la Facultad de Ciencias Naturales del campus.

- Fuente: Nota de prensa de Universidad de Massachusetts Amherst