El generador de electricidad biológico

Generador eléctrico
Fuente: Bo Krantz Simonsen (dominio público)

Seguro que sabes acerca de los generadores eléctricos. Sí, esos aparatos que usan el magnetismo para producir electricidad. Como las turbinas de las centrales hidroeléctricas. O mareomotrices, o eólicas, o… Hay muchos tipos de generadores por la fuente de energía que emplean, pero la mayoría comparten un mismo diseño básico: algo hace dar vueltas a un imán cerca de una bobina hecha de material conductor. Es decir, un generador convierte energía cinética de alguna clase en energía eléctrica.

Y de eso vivimos… De dispositivos como este obtienes la electricidad que facilita tu día a día.

Pero… Pero nos faltan generadores más diversos. Bueno, sí los tenemos, pero no son tremendamente eficaces. Muchos de ellos son secundarios. Es decir, toman energía eléctrica ya creada, la almacenan en alguna otra clase de energía (normalmente química, como las pilas o las baterías de tu móvil) y luego la entregan de nuevo como energía eléctrica. Muchos de ellos acuden a energías primarias, como la del Sol, para producir energía eléctrica (fotovoltaica). Y mejores baterías y mejores paneles solares forman parte de nuestras esperanzas de futuro.

Pero estamos desdeñando un camino importante. La transformación directa de energía química en electricidad. Y es importante porque la química es la energía de la que se vale la vida. Es la que está almacenada en los enlaces entre átomos para formar moléculas. Es la misma energía que ata unos átomos a otros en una losa y resiste tu peso cuando pisas. O la misma que hay en el pan de un bocadillo.

Ahora hay un equipo científico está probando un enfoque diferente. Un enfoque que imita, al menos en parte, el metabolismo. Un enfoque en el que el ánodo de un circuito resulta alimentado por unos enzimas que le pasan electrones. ¿Y de dónde sacan los enzimas esos electrones? Ellos se los arrancan a glúcidos (primero hay enzimas que rompen los polisacáridos en monosacáridos; luego hay enzimas que oxidan -roban electrones- a los monosacáridos). Eso se parece, al menos en concepto, a la glucólisis. A una serie de reacciones químicas que ejecutamos nosotros para obtener energía de la glucosa. Es, por tanto, una imitación a una parte de nuestro metabolismo.

Generador eléctrico metabólico
Fuente: JACS

Esos electrones, robados a los glúcidos por los enzimas y pasados al ánodo, ponen en marcha un circuito eléctrico que alimenta algún tipo de dispositivo. Del cuerpo o añadido. Podría ser una minicámara, podría ser una neurona, podría ser un músculo, podría ser una grabadora…

Y los electrones llegan al cátodo, otro enzima se tiene que deshacer de ellos para mantener la corriente. Y para quitárselos de encima se los pasa al oxígeno. Lo cual deja un residuo, un desecho nada peligroso. La basura del proceso es agua (o lo que es lo mismo, oxígeno reducido). Que es exactamente lo que pasa en otra parte de nuestro metabolismo: la cadena de transporte electrónico.

Según Daniel Scherson

«The key to converting the chemical energy is using enzymes in series at the anode. The first enzyme breaks the sugar, trehalose, which a cockroach constantly produces from its food, into two simpler sugars, called monosaccharides. The second enzyme oxidizes the monosaccharides, releasing electrons. The current flows as electrons are drawn to the cathode, where oxygen from air takes up the electrons and is reduced to water».

Desde luego, el circuito se inspira en el metabolismo, sí. Aunque aún le falta mucho para llegar al nivel alcanzado por la evolución. Solo rinde unas pocas decenas de microwatios por centímetro cuadrado (µw/cm2) a una diferencia de pontencial de 0,2 voltios. Exiguo para las necesidades que se le auguran a este tipo de dispositivos. Pero lo importante es que la idea está en marcha.

Y lo importante es que tú puedas imaginar qué hacer con esto. Los autores lo que han hecho es implantarle el generador a una cucaracha y ver que sí funciona. Y con él podrían lograr, más adelante, que opere una microcámara sobre ella, recorriendo lugares a los que no podemos acceder nosotros. Quizá con otro generador conectado a sus neuronas que la haga moverse como queramos; a derecha o a izquierda, o pararse, o avanzar. Y todo, todo, alimentado por los nutrientes que hay en la sangre de la propia cucaracha. Por glúcidos. Es muy probable que tras una misión de exploración la pobre acabe con mucho apetito, pues parte de sus nutrientes no irían a sus células, sino a los generadores.

¡Ah! Y de paso, una buena razón para conservar ecosistemas. Sí, sí… Porque los organismos vivos tienen múltiples enzimas. Las cuales podrían ser, algún día, parte de un circuito eléctrico. No parece tener mucho sentido, ante este empuje de la biotecnología, sustituir ecosistemas por ladrillos… Creo…

Me enteré de esto leyendo Fayerwayer y siguiendo la pista de los links…

ResearchBlogging.orgRasmussen, M., Ritzmann, R., Lee, I., Pollack, A., & Scherson, D. (2012). An Implantable Biofuel Cell for a Live Insect Journal of the American Chemical Society, 134 (3), 1458-1460 DOI: 10.1021/ja210794c

6 Replies to “El generador de electricidad biológico”

  1. José Miguel

    No sabía que se estaban creando nuevos generadores inspirándose en el metabolismo. Me parece un gran invento para la ciencia, ya que puede servir como método de exploración. Aunque creo que siempre tendrá tres problemas, el de siempre perder una parte de energía a otra aprovechable, que un día el ser vivo fallezca por falta de nutrientes que quita el generador y que solo se aprovechara la cantidad de glúcidos que tenga. Por lo cual, solo tendrá la energía que coja el ser vivo. Solo me pregunto una cosa. ¿Cómo actuarían los generadores si imitaran el anabolismo?

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  2. ignacio

    Disculpa por este email, he estado viendo el generador eléctrico sencillo hecho con cartón.

    Si en vez de darle vueltas a los imanes, haces un electroimán con unos clavos y lo colocas en medio de la bobina, cambiando la polaridad de la corriente de una pila de 1,5v, obtendrás corriente en la bobina. La prueba te saldrá muy barata….

    Cansado de ver como le sacan el dinero a la gente con inventos inútiles.

    La energía no se crea ni se destruye (jamás y nunca se transforma) solo cambia de posición. La luz, calor, electricidad, etc. Son manifestaciones de la energía. Cuando en un sistema se le añade energía, esta arrastra la que esta en su entorno o afín a ella

    1º La electricidad se produce solo cambiando la polaridad del campo, se induce cd (corriente continua o directa) en el inducido de un generador, cambiando la polaridad de la misma, dejando un hueco entre los pulsos como lo hace la pipa del delco, +o-o+-o+o- recogiéndose en el colector la electricidad para la que este hecho el generador, sin movimiento del rotor, de esa electricidad se toma una ínfima parte se pasa a cd para realimentarlo. Y no hay más…… según Nikolas Tesla 1880 + o -, Clemente Figuera 1902-1909.

    2º Otra cosa para los curiosos…. Coged Mirra (resina de Commiphora myrrha) la calientas en una lata hasta que se carbonice totalmente, lavas el carbón que queda y veras unos cristalitos, estos cristalitos son diamantes. Puedes hacerlos del tamaño que quieras. Los gases de la mirra e incienso creo que son tóxicos hazlo en lugar muy ventilado. Según lo hayas calentado también podrás ver carbón sin cristalizarse completamente.

    Lo de los diamantes tiene que ver mucho con la energía y dará más posibilidades a la electrónica. Tienen una respuesta en nanosegundos, mientras el cuarzo tiene respuesta en microsegundos.

    3ª Otra cosa que demuestra que no nos queremos dar cuenta de nada. Desaladora o energía producida por las mareas y olas. Imagínense un inflador de gomas de bicicletas, de unos 20 o 30 metros de diámetro, se fija a unos 60 u 80 metros en el fondo del mar (los japoneses son expertos en esto), el embolo se acopla a un flotador (buque) de unas 100 o 200 toneladas de desplazamiento, las mareas y las olas hacen el resto, el chorro de agua se puede regular así como la presión del mismo, se puede subir el agua a la altura que se desee o se puede provocar vació, etc. (en la isla del hierro están construyendo algo de esto pero con turbinas cólicas, ganas de gastar nuestro dinero en proyectos absurdos). las medidas son por poner un ejemplo, aunque parezcan grandes son en realidad muy reducidas para la cosas que se hacen en el mar.

    La verdad no se puede cambiar nos guste o no nos guste, la palabrería y los escritos si.

    Lo segundo pueden se algún millón…. lo primero se escribe con B de burro y con S de plural, la sociedad actual esta basada completamente en ello, y en tergiversar la verdad.

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    • jose

      Estimado Ignacio podria facilitarme un correo electronico donde poder contactar con usted, ya que estoy interesado en consultarle algunas cuestiones sobre su comentario. Mi correo es slmj@ole.com gracias y un saludo.

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  3. benjaminfranklin

    Nadie se a planteado una ley física que dice, a toda acción le corresponde una reacción igual y en sentido contrario a la acción, lo que quiere decir, que cuando aplicamos una energía para obtener algo, estamos desperdiciando otro tanto de energía como la que hemos aplicado, nada mas y nada menos.

    Como podemos aprovechar esa energía? Creo que seria un buen principio para salir de todas todas de la acuciante crisis energética que nos apremia.

    Me explico, sabemos que un campo magnético produce corriente eléctrica, y también movimiento, y una corriente eléctrica un campo magnético. No estoy descubriendo nada que no se sepa hasta hoy, pero si puedo decir que lo que hoy conocemos en aplicación de los fenómenos electromagnéticos, es, por poner un ejemplo, Como creer que la tierra era plana o que el planeta era el centro del universo. Se conocen las corrientes auto inducidas (inductancia) en un solenoide o electroimán, y como consecuencia de esto, el mismo cambia de polaridad, cuestión no tenida en cuenta, pero si su efecto térmico (corrientes de Foucault) pues bien, teniendo en cuenta lo primero, y tratando de aprovechar este fenómeno, como una cualidad o ventaja que aplicada en el funcionamiento del nuevo generador que consiste en dos rotores y dos estatores estaríamos en condiciones de abrir una nueva era……..

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    • ignacio

      benjamin, has hecho las prueba, por lo que expones creo que no, sale muy barata, un trozo de carton un poco de alambre esmaltado y una pila o un alternador viejo (motor electrico de lavadora). Un poco de mirra (un euro).
      ¿miedo a conocer la realidad? disculpen y gracias.

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