Un wearable que genera electricidad a partir de la orina

Imagen del dispositivo wearable basado en una pila de combustible microbiana que emplea orina.

Figura 1: Izquierda) Diseño esquemático del dispositivo wearable que utiliza una pila microbiana con orina como combustible para generar electricidad . Derecha) Imagen del dispositivo wearable desarrollado

Actualmente los dispositivos wearables están siendo el foco de un gran número de investigaciones y desarrollos de prototipos y no solo por parte de grandes empresas como pueden ser Google o Apple. Estamos acostumbrados a ver que los dispositivos wearables sean relojes inteligentes, pulseras que miden pulsaciones … Lo que hoy traigo es algo un tanto diferente.

El profesor Ioannis Ieropoulos (Figura 2) de la University of the West of England en Bristol y su grupo de investigación hana desarrollado un dispositivo wearable que permite generar una pequeña corriente eléctrica valiéndose para ello de la fuerza que aplicamos al andar y de una pila de combustible microbiana (MFC – microbial fuel cell) que utiliza orina como combustible. ¿Creíais que todo era hidrógeno dentro del ámbito de las pilas de combustible? Pues nada más lejos de la realidad, generando electricidad a partir de la orina, ahí es nada.

Professor Ioannis Ieropoulos

Figura 2: Professor Ioannis Ieropoulos

El artilugio cuenta con 12 pilas de combustible microbianas flexibles adosadas a un calcetín junto con 12 tubos los cuales permiten alimentar con orina a las pilas de combustible y eliminar los productos de reacción de las mismas (Figura 1). La intención de los investigadores es que el dispositivo fuese autosuficiente y sólo dependiese de la actividad humana. La componente humana de la orina la tenemos todos clara, pero para que las pilas de combustible funcionen es necesario generar un flujo del combustible en cuestión. En una situación normal el flujo continuo del reactante sería producido mediante una bomba, pero dado que tan solo se quiere depender de la actividad humana hay que buscar alternativas. La solución adoptada aprovecha la acción de pisar para conseguir bombear la orina hacia las pilas microbianas y lograr generar electricidad mediante un similar a la circulación en circuito cerrado de un sólo bucle de los peces. El prototipo permite almacenar hasta 21,6 ml de orina y el sistema debe ser recargado en reposo ya que al ser un sistema de bombeo cerrado si se abre mientras está en funcionamiento el líquido podría fluir fuera de él. Este dispositivo wearable en los ensayos en laboratorio permitió enviar un mensaje de forma inalámbrica cada 2 minutos a un receptor situado en un ordenador y generó una potencia máxima de 110 μW.

Las pilas de combustible microbianas emplean bacterias para oxidar el combustible, en este caso orina de la cual también se nutren para su crecimiento y mantenimiento, así captan electrones que posteriormente ceden a un electrodo. Los electrones entonces son conducidos a través de un circuito externo generando una corriente eléctrica que en este caso permite mandar el mensaje cada dos minutos. Una vez los electrones recorren el circuito externo llegan al cátodo donde se combinan con protones (producidos al oxidar el combustible) y oxígeno para dar agua.

Según Ieropoulos: “Este trabajo abre un amplio abanico de posibilidades en el uso de residuos para alimentar energéticamente dispositivos wearables y portátiles. Por ejemplo, investigaciones recientes muestran que es posible desarrollar un sistema basado en tecnología wearable junto con pilas de combustible microbianas para transmitir las coordenadas de una persona en una situación de emergencia. La emisión de las coordenadas probaría al mismo tiempo que la persona está viva pues es necesaria la orina del portador para el funcionamiento del dispositivo”. De hecho, aunque el dispositivo genera una potencia muy pequeña tiene la ventaja de que siempre la puede generar, en cualquier sitio y bajo cualquier situación, lo cual no ocurre por ejemplo con una pequeña placa solar que se pudiese emplear.

Este tipo de investigaciones está en la línea de tratar de producir energía utilizable a partir de los desechos humanos. Por ejemplo, Oxfam y la University of the West of England están estudiando el uso de pilas de combustible microbianas alimentadas con orina para poder generar electricidad en lugares donde no hay luz con el beneficio adicional de la eliminación de residuos. Esto podría permitir generar electricidad en lugares en los que se ha producido un desastre, en campos de refugiados, etc. Esta tecnología además es muy barata y sostenible y el combustible que requiere es abundante y gratuito. La producción de electricidad a partir de desechos es una importante línea de investigación en el campo de las pilas de combustible que de llegar a buen fin permitiría mejorar de forma notable la vida de un gran número de personas.

Referencias

Self sufficient wireless transmitter powered by foot-pumped urine operating wearable MFC

‘Pee-power’ to light camps in disaster zones

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