«En vez de fabricar un material para la energía, lo cultivamos», explica Mariano Campoy-Quiles, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) que ha creado un nuevo material termoeléctrico. Flexible y resistente, este compuesto formado por celulosa y nanotubos de carbono, es producido por unas bacterias. Como la celulosa bacteriana se puede fabricar en casa, tal vez estamos delante del primer paso hacia un nuevo paradigma energético, donde los usuarios se podrán fabricar sus propios generadores eléctricos. Todavía estamos lejos, pero este estudio representa un avance hacia ese futuro.
Material termoeléctrico y sostenible
Las bacterias, dispersas en un medio de cultivo acuoso que contiene azúcar y los nanotubos de carbono, van produciendo las fibras de nanocelulosa que acaban formando el material termoeléctrico, donde quedan incrustados los nanotubos de carbono. El dispositivo, reciclable y energéticamente eficiente y sostenible, permite aprovechar el calor residual y transformarlo en electricidad para sensores innovadores.
Los materiales termoeléctricos, capaces de transformar el calor en electricidad, son muy prometedores a la hora de convertir el calor residual en energía eléctrica, ya que permiten aprovechar una energía difícilmente utilizable que, de otro modo, se perdería.
Alrededor del 60 % del consumo mundial de energía se pierde en forma de calor, tanto en equipos industriales, en el transporte, como en usos domésticos. Si se pudiera aprovechar parte de este calor, independientemente de su uso como calor directamente o transformado en electricidad, se podría aumentar significativamente la eficiencia energética global.
economía circular
El trabajo del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), publicado en la revista Energy & Environmental Science, hace suyo el concepto de economía circular, ya que utiliza materiales sostenibles, que no son tóxicos para el medio ambiente y que se puedan reciclar y reutilizar», explica Anna Roig, investigadora del estudio.
Roig afirma que, en comparación con otros materiales similares, este «tiene una estabilidad térmica superior al material termoeléctrico basado en polímeros sintéticos, lo que permite llegar hasta los 250 ºC. Además, no utiliza elementos tóxicos, y se puede reciclar fácilmente la celulosa, degradándola mediante un proceso enzimático convirtiéndola en glucosa, recuperando al mismo tiempo los nanotubos de carbono, que son el elemento más costoso del dispositivo». Además, se puede controlar el grosor, el color e incluso la transparencia.
aplicación en internet de las cosas
Estos dispositivos podrían usarse para generar electricidad a partir de calor residual para alimentar sensores en el campo de la Internet de las Cosas, la Agricultura 4.0 o la Industria 4.0. «En un futuro próximo, se podrían utilizar como dispositivos wearables, en aplicaciones médicas o deportivas, por ejemplo.
Y si la eficiencia del dispositivo se optimizara aún más, este material podría dar lugar a un aislamiento térmico inteligente, o en sistemas de generación eléctrica híbridos fotovoltaicos-termoeléctricos», explica Campoy-Quiles.
Además «debido a la alta flexibilidad de la celulosa y la escalabilidad del proceso, estos dispositivos podrían utilizarse en aplicaciones donde la fuente de calor residual tuviera formas poco regulares o áreas extensas, ya que se podrían recubrir totalmente con este material» indica Roig.