La necesidad de pasar de los combustibles fósiles a una producción de energía más sostenible es fundamental. Es por eso que un equipo de investigadores de Concordia está buscando una posible fuente de energía que no solo produzca emisiones de carbono, sino que también lo elimine mientras funciona: las algas.
Investigadores del Laboratorio de Biomicrosistemas Ópticos publicaron recientemente un nuevo artículo sobre este tema en la revista Energías. En él, describen su método para recolectar energía del proceso de fotosíntesis de algas suspendidas en una solución especial y colocadas en pequeñas celdas de energía. Configuradas correctamente, estas células pueden generar suficiente energía para alimentar dispositivos de bajo y ultra bajo consumo, como los sensores de Internet de las cosas (IoT).
“La idea de una celda de energía microfotosintética es extraer los electrones producidos por el proceso de fotosíntesis”, dice Kiran Kumar Karvanashti, Ph.D 20, quien ahora es asociado postdoctoral de Mitakes 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: proviene de la atmósfera. Absorbe dióxido de carbono y te da corriente. , su único producto es el agua.”
Electricidad generada día y noche.
Una celda de energía microfotosintética consta de una cámara de ánodo y cátodo separada por una membrana de intercambio de protones en forma de panal. Los investigadores construyeron 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 dos mililitros de solución en la cámara del ánodo 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 electrodos de membrana recogerán los electrones y producirán una corriente.
Mientras tanto, los protones ingresarán al cátodo a través de la membrana y causarán oxidación, lo que resultará en la reducción del ferrocianuro de potasio.
Este proceso funciona incluso sin luz solar directa, aunque a menor intensidad, explica Dhilapan Panneerselaam, candidato a doctorado y coautor del artículo.
“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 producción de electricidad no se detiene… Los electrones se recolectan continuamente”.
Muthukumaran Pekirsamy, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, Industrial y Aeroespacial y autor correspondiente del artículo, admite que el sistema aún no es capaz de competir con otros, como las células fotovoltaicas, en la generación de energía. El voltaje terminal máximo posible de una celda de energía microfotosintética es de solo 1,0 V.
Pero cree que con suficiente investigación y desarrollo, incluidas tecnologías de integración asistidas por inteligencia artificial, la tecnología tiene el potencial de convertirse en una fuente de energía viable, asequible y limpia en el futuro.
También ofrece importantes ventajas de fabricación sobre otros sistemas, afirma.
“Nuestro sistema no utiliza ninguno de los gases peligrosos o microfibras necesarias para la tecnología de fabricación de silicio de la que dependen las células fotovoltaicas. Además, los chips de computadora de silicio no son fáciles de eliminar. Usamos polímeros biocompatibles, por lo que todo el sistema es fácilmente degradable y barato para producir en masa.”
