Es un desafío de nuestros tiempos: encuentra algo que no tenga batería. Prácticamente, todo lo que nos rodea está enchufado a la red eléctrica o tiene una batería. O ambas al mismo tiempo. El problema es que las baterías no solo incluyen metales pesados y químicos que pueden ser perjudiciales, no. El verdadero obstáculo es que su reciclado no siempre funciona. Plomo, ácido, cadmio, cobalto, níquel, mercurio y manganeso. Todos ellos con potencial de toxicidad si llegan al suelo, al agua o al aire. Cada año, alrededor de 40.000 toneladas de plomo de estas baterías terminan en vertederos, liberándose o contaminando el suelo y el agua si no se gestionan correctamente.. Por si esto fuera poco, hay que sumarle el impacto que genera la extracción de estos metales y la producción de las baterías. Una sola pila alcalina puede contaminar hasta 167.000 litros de agua si se rompe y las sustancias químicas se filtran. Por todo esto no es extraño que la “caza y captura” de alternativas para baterías menos contaminantes o (soñadora ciencia) no contaminantes en absoluto, sea una misión.. Precisamente eso es lo que habría conseguido un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania: ha desarrollado una batería blanda, flexible y libre de materiales tóxicos cuyo diseño se inspira en la biología de las anguilas eléctricas, peces capaces de generar descargas de cientos de voltios gracias a células especializadas llamadas electrócitos. El principio en el que se basa este avance, descrito en Advance Science, es una forma de biomímesis energética: han imitado cómo los cuerpos de estas anguilas convierten gradientes iónicos (diferencias de concentración de cargas) en electricidad.. “Los electrócitos en las anguilas eléctricas son células extremadamente delgadas, capaces de generar más de 600 voltios en una breve descarga… y producen densidades de potencia muy altas, lo que significa que pueden generar mucha energía a partir de pequeños volúmenes”, explica Joseph Najeem, líder del estudio, en un comunicado.. La innovación del equipo de Najem ha sido fabricar estructuras de hidrogel tan delgadas (≈106 micrómetros) que reducen enormemente la resistencia interna, una de las principales barreras para que este tipo de baterías bioinspiradas sean prácticas. Para ello emplearon una técnica de spin coating, alimentando capas sucesivas de distintas mezclas de hidrogel en una superficie giratoria, que permite controlar con precisión el grosor de cada capa y reproducir una arquitectura que emula las células eléctricas biológicas.. Gracias a esta aproximación, estos nuevos “electrocitos de hidrogel” alcanzan densidades de potencia cercanas a 44 kW/m³, valores comparables a los de organelos biológicos reales, superando ampliamente dispositivos previos similares fabricados con materiales blandos. Además, al integrar glicerol en la formulación química, estos electrocitos retienen agua durante días en ambientes secos y muestran un rendimiento estable incluso a temperaturas extremas (hasta −80 C), sin necesidad de encapsulación.. Un rasgo distintivo de esta batería es que no contiene elementos tóxicos ni rígidos, como los metales pesados de las baterías de iones convencionales, lo que la hace potencialmente adecuada para aplicaciones cercanas al cuerpo humano: desde dispositivos médicos implantables (sensores, marcapasos o elementos de bioelectrónica) hasta robótica blanda y dispositivos portátiles flexibles.. “Por aplicaciones biomédicas y cercanas a la biología, tenemos que asegurarnos de que las baterías sean compatibles con su entorno, flexibles, seguras e idealmente, capaces de recargarse usando recursos disponibles – añade Najem -. Esto nos motivó a desarrollar estas fuentes de energía robustas en un sistema basado en hidrogel”, explica Najem.. El enfoque también elimina la necesidad de estructuras de soporte mecánico externas, algo que ha limitado diseños anteriores, y mantiene propiedades ambientales estables y flexibles. Esto abre un camino hacia fuentes de energía que podrían integrarse directamente en tejidos o dispositivos blandos, sin el peso y rigidez de las baterías tradicionales.. Aunque estos prototipos aún están en fase de investigación, el estudio señala qué se debe mejorar en el futuro: la densidad energética, la eficiencia de recarga y explorar la posibilidad de que la propia batería pueda auto-recargarse en determinados entornos biológicos, como por ejemplo agua salada.
Los responsables del avance han logrado replicar la misma energía que liberan estos animales: 600 voltios.
Es un desafío de nuestros tiempos: encuentra algo que no tenga batería. Prácticamente, todo lo que nos rodea está enchufado a la red eléctrica o tiene una batería. O ambas al mismo tiempo. El problema es que las baterías no solo incluyen metales pesados y químicos que pueden ser perjudiciales, no. El verdadero obstáculo es que su reciclado no siempre funciona. Plomo, ácido, cadmio, cobalto, níquel, mercurio y manganeso. Todos ellos con potencial de toxicidad si llegan al suelo, al agua o al aire. Cada año, alrededor de 40.000 toneladas de plomo de estas baterías terminan en vertederos, liberándose o contaminando el suelo y el agua si no se gestionan correctamente.. Por si esto fuera poco, hay que sumarle el impacto que genera la extracción de estos metales y la producción de las baterías. Una sola pila alcalina puede contaminar hasta 167.000 litros de agua si se rompe y las sustancias químicas se filtran. Por todo esto no es extraño que la “caza y captura” de alternativas para baterías menos contaminantes o (soñadora ciencia) no contaminantes en absoluto, sea una misión.. Precisamente eso es lo que habría conseguido un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania: ha desarrollado una batería blanda, flexible y libre de materiales tóxicos cuyo diseño se inspira en la biología de las anguilas eléctricas, peces capaces de generar descargas de cientos de voltios gracias a células especializadas llamadas electrócitos. El principio en el que se basa este avance, descrito en Advance Science, es una forma de biomímesis energética: han imitado cómo los cuerpos de estas anguilas convierten gradientes iónicos (diferencias de concentración de cargas) en electricidad.. “Los electrócitos en las anguilas eléctricas son células extremadamente delgadas, capaces de generar más de 600 voltios en una breve descarga… y producen densidades de potencia muy altas, lo que significa que pueden generar mucha energía a partir de pequeños volúmenes”, explica Joseph Najeem, líder del estudio, en un comunicado.. La innovación del equipo de Najem ha sido fabricar estructuras de hidrogel tan delgadas (≈106 micrómetros) que reducen enormemente la resistencia interna, una de las principales barreras para que este tipo de baterías bioinspiradas sean prácticas. Para ello emplearon una técnica de spin coating, alimentando capas sucesivas de distintas mezclas de hidrogel en una superficie giratoria, que permite controlar con precisión el grosor de cada capa y reproducir una arquitectura que emula las células eléctricas biológicas.. Gracias a esta aproximación, estos nuevos “electrocitos de hidrogel” alcanzan densidades de potencia cercanas a 44 kW/m³, valores comparables a los de organelos biológicos reales, superando ampliamente dispositivos previos similares fabricados con materiales blandos. Además, al integrar glicerol en la formulación química, estos electrocitos retienen agua durante días en ambientes secos y muestran un rendimiento estable incluso a temperaturas extremas (hasta −80 °C), sin necesidad de encapsulación.. Un rasgo distintivo de esta batería es que no contiene elementos tóxicos ni rígidos, como los metales pesados de las baterías de iones convencionales, lo que la hace potencialmente adecuada para aplicaciones cercanas al cuerpo humano: desde dispositivos médicos implantables (sensores, marcapasos o elementos de bioelectrónica) hasta robótica blanda y dispositivos portátiles flexibles.. “Por aplicaciones biomédicas y cercanas a la biología, tenemos que asegurarnos de que las baterías sean compatibles con su entorno, flexibles, seguras e idealmente, capaces de recargarse usando recursos disponibles – añade Najem -. Esto nos motivó a desarrollar estas fuentes de energía robustas en un sistema basado en hidrogel”, explica Najem.. El enfoque también elimina la necesidad de estructuras de soporte mecánico externas, algo que ha limitado diseños anteriores, y mantiene propiedades ambientales estables y flexibles. Esto abre un camino hacia fuentes de energía que podrían integrarse directamente en tejidos o dispositivos blandos, sin el peso y rigidez de las baterías tradicionales.. Aunque estos prototipos aún están en fase de investigación, el estudio señalaqué se debe mejorar en el futuro: la densidad energética, la eficiencia de recarga y explorar la posibilidad de que la propia batería pueda auto-recargarse en determinados entornos biológicos, como por ejemplo agua salada.
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