Los científicos quieren construir un dispositivo que pueda capturar el calor corporal que irradiamos y utilizarlo para impulsar otras tecnologías.
Imagínese salir a correr y utilizar el calor de su cuerpo para alimentar su rastreador de actividad física.
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Si alguna vez te has visto a través de una cámara termográfica, sabrás que tu cuerpo produce mucho calor. De hecho, esto es un producto de desecho de nuestro metabolismo. Cada metro cuadrado del cuerpo humano desprende calor equivalente a unos 19 fósforos por hora.
Desafortunadamente, gran parte de este calor simplemente se escapa a la atmósfera. ¿No sería fantástico si pudiéramos aprovecharlo para producir energía? Mi investigación ha demostrado que esto sí sería posible. Mis colegas y yo estamos descubriendo formas de capturar y almacenar el calor corporal para generar energía, utilizando materiales ecológicos.
El objetivo es crear un dispositivo que pueda generar y almacenar energía, actuando como un banco de energía incorporado para tecnología portátil. Esto podría permitir que dispositivos como relojes inteligentes, rastreadores de actividad física o rastreadores GPS funcionen por mucho más tiempo, o incluso indefinidamente, aprovechando el calor de nuestro cuerpo.
No son sólo nuestros cuerpos los que producen calor residual. En nuestro mundo tecnológicamente avanzado, diariamente se genera una cantidad considerable de calor residual, desde los motores de nuestros vehículos hasta las máquinas que fabrican bienes.
Normalmente, este calor también se libera a la atmósfera, lo que representa una importante oportunidad perdida para la recuperación de energía. El concepto emergente de "recuperación del calor residual" busca abordar esta ineficiencia. Al aprovechar esta energía que de otro modo se desperdiciaría, las industrias pueden mejorar su eficiencia operativa y contribuir a un medio ambiente más sostenible.
El efecto termoeléctrico es un fenómeno que puede ayudar a convertir el calor en electricidad. Esto funciona haciendo que una diferencia de temperatura produzca un potencial eléctrico, a medida que los electrones fluyen del lado caliente al lado frío, generando energía eléctrica utilizable.
Sin embargo, los materiales termoeléctricos convencionales suelen estar hechos de cadmio, plomo o mercurio. Estos conllevan riesgos ambientales y de salud que limitan sus aplicaciones prácticas.
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El poder de la madera
Pero hemos descubierto que también se pueden crear materiales termoeléctricos a partir de madera, lo que ofrece una alternativa más segura y sostenible.
La madera ha sido parte integral de las civilizaciones humanas durante siglos, sirviendo como fuente de materiales de construcción y combustible. Estamos descubriendo el potencial de los materiales derivados de la madera para convertir el calor residual, que a menudo se pierde en los procesos industriales, en valiosa electricidad.
Este enfoque no sólo mejora la eficiencia energética, sino que también redefine cómo vemos los materiales cotidianos como componentes esenciales de las soluciones energéticas sostenibles.
Nuestro equipo de la Universidad de Limerick, en colaboración con la Universidad de Valencia, ha desarrollado un método sostenible para convertir el calor residual en electricidad utilizando productos de madera irlandeses, en particular lignina, que Es un subproducto de la industria del papel.
Nuestro estudio muestra que las membranas a base de lignina, cuando se sumergen en una solución salina, pueden convertir eficientemente el calor residual de baja temperatura (por debajo de 200 °C) en electricidad. La diferencia de temperatura a través de la membrana de lignina hace que los iones (átomos cargados) en la solución salina se muevan. Los iones positivos se desplazan hacia el lado más frío, mientras que los iones negativos se mueven hacia el lado más cálido. Esta separación de cargas crea una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana, que puede aprovecharse como energía eléctrica.
Dado que alrededor del 66 % del calor residual industrial se encuentra dentro de este rango de temperatura, esta innovación presenta una importante oportunidad para soluciones energéticas ecológicas.
Esta nueva tecnología tiene el potencial de marcar una gran diferencia en muchas áreas. Industrias como la manufacturera, que producen grandes cantidades de calor sobrante, podrían obtener importantes beneficios al convertir ese calor residual en electricidad. Esto les ayudaría a ahorrar energía y reducir su impacto en el medio ambiente.
Esta tecnología podría encontrar uso en diversos entornos, desde proporcionar energía en áreas remotas hasta alimentar sensores y dispositivos en aplicaciones cotidianas. Su naturaleza ecológica también la convierte en una solución prometedora para la generación de energía sostenible en edificios e infraestructuras.
El problema con el almacenamiento
Captar energía a partir del calor residual es sólo el primer paso; almacenarlo de manera efectiva es igualmente crítico. Los supercondensadores son dispositivos de almacenamiento de energía que cargan y descargan electricidad rápidamente. Esto los hace esenciales para aplicaciones que requieren una entrega rápida de energía.
Sin embargo, su dependencia de materiales de carbono derivados de combustibles fósiles plantea preocupaciones sobre la sostenibilidad, destacando la necesidad de alternativas renovables en su producción.
Nuestro grupo de investigación ha descubierto que el carbono poroso a base de lignina puede servir como electrodo en supercondensadores para el almacenamiento de energía generado a partir de la recolección de calor residual mediante una membrana de lignina.
Este proceso permite que la membrana de lignina capture y convierta el calor residual en energía eléctrica, mientras que la estructura porosa del carbono facilita el rápido movimiento y almacenamiento de iones. Al proporcionar una alternativa ecológica que evita los productos químicos nocivos y la dependencia de combustibles fósiles, este enfoque ofrece una solución sostenible para el almacenamiento de energía a partir del calor residual.
Esta innovación en la tecnología de almacenamiento de energía podría alimentar todo, desde electrónica de consumo, tecnología portátil hasta vehículos eléctricos.
Este artículo editado se republica desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.