Obtienen energía limpia cosechando electricidad desde el aire

La búsqueda de energía limpia, sostenible y de una fuente económica y fácilmente accesible es uno de los grandes objetivos para contrarrestar el cambio climático. Y ahora, un equipo de ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst parece haberlo conseguido. Y directamente desde el aire.

Los autores del estudio, publicado en Advanced Materials, han demostrado que casi cualquier material se puede convertir en un dispositivo que recoge electricidad de forma continua a partir de la humedad del aire. El secreto está en poder salpicar el material con nanoporos de menos de 100 nanómetros de diámetro y un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro.

“Esto es muy emocionante – explica Xiaomeng Liu, líder del estudio, en un comunicado –. Estamos abriendo una puerta para recolectar electricidad limpia de la nada. El aire contiene una enorme cantidad de electricidad. Pensemos en una nube que no es más que una masa de gotas de agua. Cada una de esas gotas contiene una carga y, cuando las condiciones son las adecuadas, la nube puede producir un rayo, pero no sabemos cómo capturar la electricidad de un rayo de manera confiable. Lo que hemos hecho es crear una nube a pequeña escala que produce electricidad de manera predecible y continua para que podamos cosecharla”.

El corazón de la nube depende de lo que Liu llama el "efecto Air-gen genérico: básicamente que la electricidad puede recolectarse continuamente del aire utilizando un material especializado hecho de nanocables de proteína cultivados a partir de la bacteria Geobacter sulfurreducens.

“Lo que nos dimos cuenta después de hacer el descubrimiento de Geobacter – añade Liu – es que la capacidad de generar electricidad a partir del aire, lo que luego llamamos el 'efecto Air-gen', resulta ser genérico: literalmente cualquier tipo de material puede recolectar electricidad del aire, siempre que tenga una propiedad determinada y esa propiedad es tener agujeros de menos de 100 nanómetros o lo que es lo mismo: menos de una milésima parte del ancho de un cabello humano”.

Esto se debe a un parámetro conocido como recorrido libre medio: la distancia que recorre una sola molécula de una sustancia, en este caso agua en el aire, antes de chocar con otra molécula de la misma sustancia. Cuando las moléculas de agua están suspendidas en el aire, su recorrido libre medio es de unos 100 nanómetros.

El equipo de Liu se dio cuenta que podían diseñar un recolector de electricidad basado en este número. Esta “cosechadora” estaría hecha de una fina capa de material llena de nanoporos que dejarían pasar moléculas de agua desde la parte superior a la inferior del material. Pero debido a que cada poro es tan pequeño, las moléculas de agua chocarían fácilmente contra el borde del poro al pasar a través de la capa delgada. Esto significa que la parte superior de la capa sería bombardeada con muchas más moléculas de agua portadoras de carga que la parte inferior, creando un desequilibrio de carga, como el de una nube, ya que la parte superior aumenta su carga en relación con la parte inferior. Esto crearía efectivamente una batería, una que funcione mientras haya humedad en el aire.

Y dado que casi siempre hay algo de humedad en el ambiente, la “cosechadora” funcionaría las 24 horas del día, los 7 días de la semana, llueva o truene, de noche y sople o no el viento, lo que resuelve uno de los principales problemas de tecnologías como la eólica o la solar, que solo funcionan en determinadas condiciones.

Por si esto fuera poco, debido a que la humedad del aire se difunde en el espacio tridimensional y el grosor del dispositivo Air-gen es solo una fracción del ancho de un cabello humano, muchos miles de ellos se pueden apilar uno encima del otro, aumentando eficientemente la cantidad de energía sin aumentar la huella del dispositivo. Tal dispositivo Air-gen sería capaz de entregar energía a nivel de kilovatios para el uso general de servicios públicos eléctricos.

“La idea es simple – concluye Liu – pero nunca antes se había descubierto y abre todo tipo de posibilidades. Se pueden crear “cosechadoras para ambientes de selva tropical y otras para regiones más áridas. Imagínese un mundo en el que la electricidad limpia esté disponible donde quiera que vaya. El efecto genérico Air-gen significa que este mundo futuro puede convertirse en una realidad”.