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Nacen las células fotovoltaicas biológicas, de aplicación al IoT y al textil


Dos profesores de la Universidad de Cambridge han realizado con éxito una prueba de 6 meses de las células fotovoltaicas biológicas

09.06.2022.- La revista Energy & Environmental Science -de la Royal Society of Chemistry, británica- ha publicado un trabajo de Paolo Bombelli y Christopher Howe, profesores del Dpto. de Bioquímica de la Universidad de Cambridge. Explican la creación de células fotovoltaicas biológicas que usan algas para alimentar un microprocesador usando únicamente la luz ambiental y el agua. Su sistema tiene potencial para alimentar pequeños dispositivos, que podrían usar en el IoT (Internet de las Cosas), por ejemplo en el sector textil/moda. 

Esta información se une a otras que hemos visto recientemente sobre la creación biológica de dispositivos eléctricos para el sector textil. Estos dispositivos evitan la dicotomía tradicional entre el uso de materias primas naturales (algodón, seda, etc.) y sus alternativas plásticas. Lo mismo ocurre en el sector de la piel donde frente a la lucha entre la piel natural y la piel sintética (normalmente, a base de plástico) surge una tercera alternativa: la biopiel conseguida a partir de la naturaleza. 

El sistema, cuyo tamaño es comparable al de una pila AA, contiene el alga no tóxica llamada Synechocystis que recoge de forma natural la energía del sol mediante la fotosíntesis. La diminuta corriente eléctrica que genera interactúa con un electrodo de aluminio y se utiliza para alimentar un microprocesador. No se agota como una batería porque utiliza continuamente la luz como fuente de energía, han explicado sus autores. 

Universidad de Cambridge, célula fotovoltaica biológica
Los prof. Paolo Bombelli y Christopher Howe, desarrolladores de las células fotovoltaicas biológicas

Materiales comunes, baratos y reciclables 

Las nuevas células están fabricadas con materiales comunes, baratos y en gran medida reciclables. Esto significa que podrían reproducirse fácilmente cientos de miles de veces para alimentar un gran número de pequeños dispositivos como parte del IoT. Sus creadores afirman que es probable que sea más útil en situaciones fuera de la red o en lugares remotos, donde pequeñas cantidades de energía pueden ser muy beneficiosas. 

Nos impresionó la constancia con la que el sistema funcionó durante un largo periodo de tiempo. Pensábamos que se detendría al cabo de unas semanas, pero siguió funcionando, ha dicho Paolo Bombelli, autor principal del artículo. 

Internet de las Cosas necesita cada vez más energía. Creemos que tendrá que proceder de sistemas que puedan generarla continuamente en lugar de simplemente almacenarla, ha afirmado Christopher Howe. Nuestro dispositivo fotosintético no se agota como lo hace una pila porque utiliza continuamente la luz como fuente de energía

En las pruebas que realizaron, el dispositivo se utilizó para alimentar un microprocesador Arm Cortex M0+, muy usado en dispositivos del IoT. Funcionó en un entorno doméstico y en condiciones semiexteriores bajo la luz natural y con las fluctuaciones normales de temperatura. Los resultados se han publicado después de 6 meses de producción continua de energía. 

El alga no necesita alimentarse, ya que crea su propio alimento al realizar la fotosíntesis. Y a pesar de que ese proceso requiere luz, el dispositivo puede seguir produciendo energía incluso durante los periodos de oscuridad. Los investigadores creen que esto se debe a que las algas procesan parte de su alimento cuando no hay luz, y esto sigue generando una corriente eléctrica. 

Financiación del Centro Nacional de Innovación en Biofilms 

Los investigadores afirman que alimentar millones de dispositivos de IoT con baterías de iones de litio sería poco práctico ya que se necesitaría el triple de litio del que se produce anualmente en todo el mundo. Además, los dispositivos fotovoltaicos tradicionales se fabrican con materiales peligrosos que tienen efectos medioambientales adversos. 

El trabajo fue una colaboración entre la Universidad de Cambridge y Arm, empresa desarrolladora de microprocesadores que está dentro de ARM (Advanced Risc Machine) Holdings. El proyecto fue financiado por el Centro Nacional británico de Innovación en Biofilms.

+ Info: https://www.rsc.org/journals-books-databases/about-journals/energy-environmental-science/