La necesidad de pasar de los combustibles fósiles a una producción de energía más sostenible es fundamental.
por Patrick Lejtenyi, Universidad Concordia
Es por eso que un equipo de investigadores de Concordia está buscando una posible fuente de energía que no solo no produzca emisiones de carbono sino que también lo elimine mientras funciona: las algas.
Investigadores del Laboratorio de Microsistemas Ópticos-Bio publicaron recientemente un nuevo artículo sobre este tema en la revista Energies . En él, describen su método para extraer energía del proceso de fotosíntesis de algas suspendidas en una solución especializada y alojadas en pequeñas celdas de energía. Si se configuran correctamente, estas células pueden generar suficiente energía para alimentar dispositivos de bajo y ultrabajo consumo, como los sensores de Internet de las cosas (IoT).
«La idea de la microcélula de energía fotosintética es extraer electrones producidos mediante el proceso de fotosíntesis», dice Kirankumar Kuruvinashetti, Ph.D., ahora asociado postdoctoral de Mitacs en la Universidad de Calgary.
«La fotosíntesis produce oxígeno y electrones. Nuestro modelo atrapa los electrones, lo que nos permite generar electricidad. Entonces, más que ser una tecnología de cero emisiones, es una tecnología de emisiones negativas de carbono: absorbe dióxido de carbono de la atmósfera y le proporciona una corriente. Su único subproducto es el agua».
Energía generada día y noche.
La microcelda de energía fotosintética consta de un ánodo y una cámara catódica separadas por una membrana de intercambio de protones en forma de panal. Los investigadores fabricaron microelectrodos a ambos lados de la membrana para recoger las cargas liberadas por las algas durante la fotosíntesis. Cada cámara mide sólo dos centímetros por dos centímetros por cuatro milímetros.
Las algas se suspenden en una solución de dos mililitros en la cámara anódica mientras el cátodo se llena con ferricianuro de potasio, un tipo de aceptor de electrones. Una vez que las algas se someten a la fotosíntesis y comienzan a liberar electrones, los electrones se recogerán a través de los electrodos de la membrana y se conducirán, creando una corriente.
Mientras tanto, los protones pasarán a través de la membrana hacia el cátodo y provocarán oxidación, lo que dará como resultado una reducción del ferrocianuro de potasio.
El proceso también funciona sin luz solar directa , aunque a menor intensidad, explica Ph.D. candidato y coautor del artículo Dhilippan Panneerselvam.
Panneerselvam dice: «Al igual que los humanos, las algas respiran constantemente, pero absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno. Debido a su maquinaria de fotosíntesis, también liberan electrones durante la respiración. La generación de electricidad no se detiene. Los electrones se recolectan continuamente».
Muthukumaran Packirisamy, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, Industrial y Aeroespacial y autor correspondiente del artículo, admite que el sistema aún no es capaz de competir en generación de energía con otros como las células fotovoltaicas. El voltaje terminal máximo posible de una sola microcelda de energía fotosintética es de solo 1,0 V.
Pero cree que, con suficiente investigación y desarrollo, incluidas tecnologías de integración asistida por inteligencia artificial , esta tecnología tiene el potencial de ser una fuente de energía viable, asequible y limpia en el futuro.
También ofrece importantes ventajas de fabricación sobre otros sistemas, afirma.
Packirisamy añade: «Nuestro sistema no utiliza ninguno de los gases peligrosos ni las microfibras necesarias para la tecnología de fabricación de silicio de la que dependen las células fotovoltaicas. Además, deshacerse de los chips de ordenador de silicio no es fácil. Utilizamos polímeros biocompatibles, por lo que todo el sistema se puede desmontar fácilmente. descomponible y muy barato de fabricar.»
Más información: Kirankumar Kuruvinashetti et al, Conjunto de células de energía microfotosintéticas para la recolección de energía: modelado, pruebas y verificación bioinspirados, Energías (2024). DOI: 10.3390/en17071749
