Descubren cómo producir electricidad a partir del aire

Nuevamente, los científicos acaban de demostrar que la generación de energía eléctrica no es patrimonio exclusivo de los hidrocarburos, pues la naturaleza nos brinda múltiples y variadas formas de hacerlo. Y, sobre todo, de una forma infinitamente más limpia. Incluso el aire y las nubes pueden ser una fuente de electricidad. En un estudio de la Universidad de Massachusetts Amherst, UMass, (EEUU), un grupo de ingenieros ha demostrado la viabilidad de aprovechar las corrientes eléctricas ambientales del aire utilizando un material desarrollado a partir de seres vivos.  

Según un artículo publicado en la revista Advanced Materials, los investigadores han demostrado que casi cualquier material puede convertirse en un dispositivo que aproveche continuamente la electricidad de la humedad del aire. El secreto del hallazgo consiste en salpicar un dispositivo fabricado a partir de casi cualquier material (en este caso, a partir de bacterias) con nanoporos de menos de 100 nanómetros de diámetro, es decir, un tamaño inferior a la milésima parte de la anchura de un cabello humano.  

"El aire contiene una enorme cantidad de electricidad", afirmó Jun Yao, profesor de  la Facultad de Ingeniería de UMass Amherst y autor principal del trabajo

"Pensemos en una nube, que no es más que una masa de gotas de agua. Cada una de esas gotitas contiene una carga y, cuando las condiciones son adecuadas, la nube puede producir un rayo, pero no sabemos cómo captar de forma fiable la electricidad de los rayos”, explicó.

“Lo que hemos hecho es crear una nube a pequeña escala construida por el ser humano que produzca electricidad para nosotros de forma predecible y continua para que podamos capturarla", agregó Jun Yao.

Nanocables de proteínas

El núcleo de la nube artificial creada se fundamenta en el ‘efecto genérico Air-gen’, basado en un trabajo en la investigación previa del propio Yao y del coautor Derek Lovley en 2020. En ese trabajo demostraron que es posible capturar electricidad de manera continua a partir del aire, utilizando un material especializado compuesto por nanocables de proteínas cultivadas a partir de la bacteria Geobacter sulfurreducens.

"Lo que descubrimos después de hacer el descubrimiento de Geobacter", explicó Yao, "es que la capacidad de generar electricidad a partir del aire –lo que entonces llamamos el 'efecto Air-gen'– resulta ser genérica: literalmente, cualquier tipo de material puede capturar electricidad del aire, siempre y cuando tenga una determinada propiedad”, indicó. Dicha propiedad sería muy simple: "Tiene que tener agujeros de menos de 100 nanómetros (nm)", explicó.

El ‘camino libre medio’

Según el comunicado de la UMass, estos poros tienen el mismo tamaño que la longitud del ‘camino libre medio’ entre moléculas de agua, que es la distancia que recorren las moléculas en el aire antes de chocar con otra molécula de agua.

Al crear un dispositivo con poros diminutos del mismo tamaño que esta distancia, 100 nm, los investigadores pudieron recoger la carga eléctrica natural de la molécula. 

En concreto, este "generador de aire", o Air-gen, funciona gracias al diminuto tamaño de los poros, lo que significa que las moléculas de agua chocarían fácilmente con el borde del poro al atravesar la fina capa de material.

Esto significa que la parte superior del Air-gen sería bombardeada con muchas más moléculas de agua portadoras de carga que la parte inferior, creando un desequilibrio de carga como en una nube, que es el principio fundamental para generar un flujo de carga eléctrica, como un rayo.

Una ‘central eléctrica’ que funcionaría las 24 horas

La ventaja de este sistema de captación es su capacidad para funcionar las 24 horas del día, durante los 7 días de la semana, y sin importar si está lloviendo o haciendo sol, durante la noche o en ausencia de viento, debido a la presencia constante de humedad. Esto resuelve una de las principales carencias de tecnologías como la eólica o la solar, que sólo operan en condiciones específicas, tal y como se recuerda en el comunicado.

Aunque actualmente el objetivo principal del equipo es generar cantidades diminutas de electricidad para dispositivos portátiles, lo cual abre nuevas e interesantes posibilidades en términos de tecnología de consumo, el verdadero desafío consiste en saber hasta dónde puede llevarse este fenómeno.

"Imaginemos un mundo futuro en el que la electricidad limpia esté disponible en cualquier lugar. El efecto ‘Air-gen’ significa que este mundo futuro puede hacerse realidad", señaló el ingeniero.

Estudio de referencia: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300748

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