Una pila de combustible alimentada por tierra funciona para siempre

Un equipo de investigadores liderado por la Universidad Northwestern ha desarrollado una nueva pila de combustible que obtiene energía de los microbios que viven en la tierra.

Con un tamaño similar al de un libro de bolsillo estándar, esta tecnología, alimentada completamente por la tierra, podría alimentar sensores subterráneos utilizados en la agricultura de precisión y la infraestructura verde. Esto podría ofrecer una alternativa sostenible y renovable a las baterías, que contienen sustancias químicas tóxicas e inflamables que se filtran al suelo, están plagadas de conflictos en sus cadenas de suministro y contribuyen al creciente problema de los residuos electrónicos.

Para probar la nueva pila de combustible, los investigadores la utilizaron para alimentar sensores que medían la humedad del suelo y detectaban el tacto, una capacidad que podría ser valiosa para rastrear animales que pasan cerca. Para permitir la comunicación inalámbrica, también equiparon el sensor alimentado por el suelo con una pequeña antena para transmitir datos a una estación base cercana mediante la reflexión de las señales de radiofrecuencia existentes.

La pila de combustible no solo funcionó tanto en condiciones húmedas como secas, sino que su potencia también duró un 120% más que la de tecnologías similares.

Dispositivos

La investigación se publicó en las Actas de la Asociación para la Maquinaria de Computación sobre Tecnologías Interactivas, Móviles, Portátiles y Ubicuas. Los autores del estudio también ponen a disposición del público todos los diseños, tutoriales y herramientas de simulación para que otros puedan utilizarlos y desarrollarlos.

“El número de dispositivos en el Internet de las Cosas (IoT) crece constantemente”, afirmó Bill Yen , exalumno de Northwestern y líder del proyecto. “Si imaginamos un futuro con billones de estos dispositivos, no podemos fabricarlos todos con litio, metales pesados ​​y toxinas peligrosas para el medio ambiente. Necesitamos encontrar alternativas que proporcionen bajas cantidades de energía para alimentar una red descentralizada de dispositivos. En nuestra búsqueda de soluciones, recurrimos a las pilas de combustible microbianas del suelo, que utilizan microbios especiales para descomponer la tierra y usar esa baja cantidad de energía para alimentar sensores. Mientras haya carbono orgánico en el suelo para que los microbios lo descompongan, la pila de combustible puede durar potencialmente para siempre”.

“Estos microbios son omnipresentes; ya viven en el suelo en todas partes”, afirmó George Wells , de la Universidad Northwestern y uno de los autores principales del estudio. “Podemos usar sistemas de ingeniería muy sencillos para capturar su electricidad. No vamos a abastecer de energía a ciudades enteras con esta energía, pero podemos capturar cantidades ínfimas para alimentar aplicaciones prácticas de bajo consumo”.

Wells es profesor asociado de ingeniería civil y ambiental en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern . Yen, actualmente estudiante de doctorado en la Universidad de Stanford, comenzó este proyecto cuando era investigador de pregrado en el laboratorio de Wells.