Créditos de las imagenes: Technion spokesperson's office.
Investigadores de Israel han desarrollado un nuevo método que recolecta una corriente eléctrica directamente de las algas de una manera eficiente y respetuosa con el medio ambiente. La idea, se le ocurrió al estudiante de doctorado Yaniv Shlosberg mientras nadaba en la playa.
Los investigadores han presentado su nuevo método para recolectar una corriente eléctrica directamente de macroalgas (algas marinas) en la revista Biosensors and Bioelectronics.
El artículo describe los resultados obtenidos de investigadores.
El uso de combustibles fósiles da como resultado la emisión de gases de efecto invernadero y otros compuestos contaminantes.
Se ha descubierto que estos están relacionados con el cambio climático, como lo demuestra una variedad de fenómenos terrestres que han llevado al cambio climático a un primer plano de las preocupaciones mundiales.
La contaminación por el uso de estos combustibles comienza desde su extracción y transporte alrededor del mundo, para ser utilizados en plantas de energía centralizadas y refinerías.
Estos temas problemáticos son la fuerza impulsora detrás de la investigación de métodos de fuentes de energía alternativas, limpias y renovables.
Uno de ellos es el uso de organismos vivos como fuente de corrientes eléctricas en pilas de combustible microbianas (MFC).
Ciertas bacterias tienen la capacidad de transferir electrones a células electroquímicas para producir corriente eléctrica.
Las bacterias necesitan ser alimentadas constantemente y algunas de ellas son patógenas.
Una tecnología similar es la de las células bio-fotoelectroquímicas (BPEC).
En cuanto a la MFC, la fuente de electrones puede provenir de bacterias fotosintéticas, especialmente cianobacterias (también conocidas como algas verdiazules).
Las cianobacterias producen su propio alimento a partir del dióxido de carbono, el agua y la luz solar y, en la mayoría de los casos, son benignas.
De hecho, existen cianobacterias como la espirulina, que se consideran “superalimentos” y se cultivan en grandes cantidades.
Los grupos de investigación de los Profs. Adir y Schuster han desarrollado previamente tecnologías que utilizan cianobacterias para obtener corriente eléctrica y combustible de hidrógeno, como se publicó en Nature Communications and Science.
Las cianobacterias tienen algunos inconvenientes.
Las cianobacterias producen menos corrientes en la oscuridad, ya que no se realiza la fotosíntesis.
Además, la cantidad de corriente obtenida es todavía menor que la obtenida a partir de tecnologías de células solares, por lo que, si bien es más benigno para el medio ambiente, el BPEC es menos atractivo comercialmente.
En el presente estudio, los investigadores del Technion e IOLR decidieron intentar solucionar este problema utilizando una nueva fuente fotosintética para la corriente: las algas (macroalgas).
Muchas especies diferentes de algas marinas crecen naturalmente en la costa mediterránea de Israel, especialmente Ulva (también conocida como lechuga de mar) que se cultiva en grandes cantidades en IOLR con fines de investigación.
Después de desarrollar nuevos métodos para conectar el Ulva y el BPEC, se obtuvieron corrientes 1000 veces mayores que las de las cianobacterias, corrientes que están al nivel de las obtenidas de las células solares estándar.
El profesor Adir señala que este aumento de las corrientes se debe a la alta tasa de fotosíntesis de las algas y a la capacidad de utilizar las algas en su agua de mar natural como electrolito BPEC, la solución que promueve la transferencia de electrones en el BPEC.
Además, el alga aporta corrientes en la oscuridad, alrededor del 50% de las que se obtienen en la luz.
La fuente de la corriente oscura es la respiración, donde los azúcares producidos por el proceso fotosintético se utilizan como fuente interna de nutrientes.
De manera similar a la BOEC de cianobacterias, no se necesitan productos químicos adicionales para obtener la corriente.
Ulva produce moléculas mediadoras de transferencia de electrones que son secretadas por las células y transfieren los electrones al electrodo BPEC.
Las tecnologías de producción de energía basadas en combustibles fósiles se conocen como «carbono positivo».
Esto significa que el proceso libera carbono a la atmósfera durante la combustión del combustible. Las tecnologías de células solares se conocen como «carbono neutral», no se libera carbono a la atmósfera.
Sin embargo, la producción de células solares y su transporte al lugar de uso es muchas veces más «carbono positivo». La nueva tecnología que se presenta aquí es «carbono negativo». Las algas absorben carbono de la atmósfera durante el día mientras crecen y liberan oxígeno.
Durante la recolección de las corrientes durante el día, no se libera carbono.
Durante la noche, las algas liberan la cantidad normal de carbono de la respiración. Además, las algas, especialmente Ulva, se cultivan para una variedad de industrias: alimentos (Ulva también se considera un súper alimento), cosméticos y farmacéuticos.
“Es una maravilla de dónde vienen las ideas científicas”, dice Yaniv Shlosberg, el estudiante de posgrado que pensó por primera vez en la posibilidad de usar algas.
“El famoso filósofo Arquímedes tuvo una brillante idea en la bañera, que condujo al “ Principio de Arquímedes ”.
Tuve la idea un día cuando fui a la playa.
En ese momento estaba estudiando el BPEC cianobacteriano, cuando noté algas en una roca que parecían cables eléctricos. Me dije a mí mismo: dado que también realizan la fotosíntesis, tal vez podamos usarlos para producir corrientes.
De esta idea surgió la colaboración de todos los investigadores que condujeron a nuestro artículo más reciente.
Creo que nuestra idea puede conducir a una verdadera revolución en la producción de energía limpia ”
Los investigadores construyeron un dispositivo prototipo que recoge la corriente directamente en la cuba de crecimiento Ulva.
El profesor Adir agrega: “al presentar nuestro prototipo, mostramos que se pueden recolectar corrientes significativas de las algas marinas. Creemos que la tecnología se puede mejorar aún más y conducir a futuras tecnologías de energía verde”.
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