Una nueva tecnología genera energía a partir de movimientos musculares

Han usado nanogeneradores para extraer energía de baja frecuencia del movimiento de un hámster

Ingenieros del Instituto Tecnológico de Georgia han creando una nueva tecnología capaz de convertir la energía mecánica más irregular en energía eléctrica. Para ello han usado nanogeneradores que aprovechan el efecto piezoeléctrico para generar cargas eléctricas. En concreto, han adosado algunos de estos generadores en un hámster, de tal modo que su movimiento (o simplemente mientras se rascaba) ha producido la tan esperada electricidad. Para generar energía a gran escala, el ser humano se ha visto obligado a usar los movimientos mecánicos regulares. La naturaleza, y nuestro propio cuerpo, está llena de movimientos mecánicos irregulares que también pueden llegar a ser una fuente de energía limpia y renovable. Esta investigación permite que nos acerquemos a más a esta posibilidad


¿Puede un simple hámster solucionar los problemas energéticos del mundo? Lo más probable es que no, pero uno de estos roedores ha puesto su granito de arena para proporcionarnos, a nosotros, seres humanos, una fuente de energía totalmente renovable.

La clave ha sido “vestir” al hámster con un chaleco repleto de nanogeneradores. Esos nanogeneradores producen electricidad mientras el animal corre o gira en la rueda de su jaula.

Usando la misma nanotecnología, los ingenieros del Instituto Tecnológico de Georgia han conseguido generar también corriente eléctrica a partir activar las teclas de un teléfono móvil. De esta manera, según ellos, estaríamos más cerca de que estos y otros dispositivos puedan autoabastecerse mientras los usamos. Así de sencillo.

“Usando nanotecnología, hemos demostrado formas de convertir la energía biomecánica más irregular en electricidad. Esta tecnología puede convertir cualquier perturbación mecánica en energía eléctrica”, asegura Zhong Lin Wang, profesor de ingeniería y ciencias de los materiales del Georgia Tech, en un comunicado.

Algunos estudios ya han demostrado que los nanogeneradores, en los que el equipo de Wang ha estado trabajando desde 2005, pueden ser estimulados por impulsos mecánicos irregulares, como vibraciones de las cuerdas vocales, el movimiento de una bandera con la brisa, la presión ejercida con los dedos al manipular un móvil o una guitarra o el citado hámster corriendo en su rueda de ejercicio.

Movimientos irregulares

El hecho de poder extraer esa energía de baja frecuencia a partir de movimientos irregulares es algo remarcable, ya que la mayor parte de la energía biomecánica es variable, a diferencia del movimiento mecánico regular usado hoy en día para generar energía a gran escala. Este campo de investigación abre nuevas e insospechadas vías para conseguir una energía limpia y renovable.

La energía del nanogenerador es producida por el llamado efecto piezoeléctrico, fenómeno en que ciertos materiales, como cables de óxido de zinc, generan cargas eléctricas cuando son doblados y luego relajados. Estos cables miden entre 100 y 800 nanómetros de diámetro, y entre 100 y 500 micrómetros de longitud.

El prototipo ahora presentado consiste en una serie de nanocables de óxido de zinc montados sobre una superficie de plástico flexible. Los cables están conectados entre sí y a un circuito eléctrico externo mediante electrodos metálicos. Cuando el plástico se curva, también dobla los cables. De esta manera, se generan pequeñas cantidades de corriente alterna.

Los investigadores han llevado a cabo varios experimentos prácticos para ver posibles aplicaciones de esta tecnología. En uno fijaron uno de estos nanogeneradores al dedo índice de una persona y luego recogieron la energía que se generada cuando tamborileaba sobre una mesa.

Pero quizá lo más espectacular es que adosaron el dispositivo a un hámster, que empezó a generar electricidad al correr en su rueda de ejercicios e, incluso, mientras se rascaba.

Inconsistencias

Wang considera que para alimentar un dispositivo portátil haría falta por lo menos miles de estos pequeños generadores, que podría ser levantado en módulos tridimensionales.

Este ingeniero cree que su tecnología podría implantarse en el cuerpo humano para recoger energía del movimiento de nuestros músculos o del movimiento generado por la circulación de la sangre a través de los vasos sanguíneos. En el cuerpo, podría ser usada para alimentar pequeños nanodispositivos ideados para medir la presión sanguínea o signos vitales.

Dado que el nanogenerador produce corriente alterna, uno de los retos de la investigación ha sido sincronizar los cuatro generadores adosados a la espalda del rodeador para poder maximizar la producción de corriente. Sin esta sincronización, explican, la corriente que fluye desde un generador podría cancelar la corriente de otro.

Para lograrlo, los ingenieros usaron un sustrato que era flexible en una sola dirección, forzando a los generadores a doblarse juntos. Y, pese a esto, todavía existían variaciones sustanciales en la producción de energía desde cada generador. Estas diferencias son resultado de las variaciones en la flexibilidad y debido a que el dispositivo en el que se han hecho las pruebas ha sido fabricado a mano, por lo que tiene inconsistencias.

Los investigadores han encontrado no pocos problemas relacionados con los animales usados en los experimentos. En primer lugar probaron con ratas, pero se dieron cuenta de que no estaban muy interesadas en correr. Después descubrieron que los hamsters eran criaturas más activas.

“Creemos que esta es la primera demostración en la que se ha podido generar corriente a partir del un animal vivo con nanogeneradores”, dice Wang. “Este estudio muestra que los animales y los humanos estamos en disposición de generar corriente”.