La evaporación del agua, la nueva forma de energía
- Las esporas bacterianas se encogen y se estiran según haya o no humedad. Se pueden mover coches pesqueños o encender una luz
El motor de evaporación flotante funciona al abrirse y cerrarse unas ‘persianas venecianas’
Joe Turner Lin. Fuente: Sinc.
Una
fuerza inmensamente poderosa y sin embargo invisible hace que el agua
de la tierra suba por encima de la secuoya más alta y produzca nieve en
las cimas del Himalaya. Sin embargo, a pesar del poder de la evaporación
del agua, su potencial para impulsar dispositivos autosuficientes o
producir electricidad ha permanecido en gran medida sin explotar - hasta
ahora.
Científicos de la Universidad de Columbia (Nueva York,
EE.UU.) informaron ayer en Nature Communications del desarrollo de dos
nuevos dispositivos que obtienen energía directamente de la evaporación:
un motor de pistón flotante que genera electricidad que hace parpadear a
una luz led, y un motor rotatorio que impulsa un coche en miniatura,
informa Tendencias 21.
Cuando
la energía de evaporación se escale, predicen los investigadores, algún
día podrá producirse electricidad a partir de generadores de energía
flotantes gigantes instalados en bahías o embalses, o de enormes
máquinas rotatorias semejantes a las turbinas eólicas de la superficie,
dice Ozgur Sahin, profesor de ciencias biológicas y de física en la
Universidad de Columbia y autor principal del artículo, en la nota de
prensa recogida por EurekAlert!
«La
evaporación es una fuerza fundamental de la naturaleza», dice Sahin.
«Está en todas partes, y es más potente que otras fuerzas como el viento
y las olas.»
Bacterias
El año pasado, Sahin
descubrió que cuando las esporas bacterianas se encogen y se hinchan con
el cambio de humedad, pueden empujar y tirar de otros objetos con
fuerza. En proporción, mueven más energía que otros materiales
utilizados en la ingeniería para mover objetos, según explicó en un
artículo publicado en Nature Nanotechnology, basado en su trabajo en la
Universidad de Harvard.
“Si el material esponjoso tiene poros muy
pequeños, la energía generada por los cambios de humedad puede ser tan
fuerte que incluso cause daños, como cuando la madera de los muebles se
rompe en entornos húmedos”, señala el experto a Sinc.
Basándose
en los resultados del año pasado, Sahin y sus colegas de Columbia
buscaron cómo construir dispositivos reales que pudieran ser impulsados
por este tipo de energía.
Para construir un motor de pistón
impulsado por flotación, los investigadores pegaron primero esporas de
Bacillus subtilis a ambos lados de una cinta de plástico de doble cara
delgada, similar a la de las cintas de cassette, creando una línea
intermitente de esporas. Hicieron lo mismo en el lado opuesto de la
cinta, pero de modo que los huecos coincidieran con las esporas del otro
lado, y viceversa.
Cuando el aire seco encoge las esporas, la
cinta se curva. Esto transforma la cinta de recta a ondulada,
acortándola. Si uno o los dos extremos de la cinta están enganchados a
algo, la cinta tira de ello. A la inversa, cuando el aire es húmedo, la
cinta se estira, liberando la fuerza. El resultado es un nuevo tipo de
músculo artificial que se controla con la humedad.
Experimento
Sahin
y Xi Chen, un becario postdoctoral de su laboratorio, colocaron decenas
de estas cintas unas junto a otras, creando un músculo artificial más
fuerte que luego se colocó dentro de un cubículo de plástico flotante
cubierto con una capa de tablillas de madera que dejaba filtrar agua
(como una persiana veneciana).
Dentro
de la caja, el agua se evaporaba humidificando el agua. La humedad
hacía que el músculo se alargara, y se abriera la persiana, permitiendo
que el aire se secara. Cuando la humedad se escapaba, las esporas
encogían y las cintas se contraían, tirando de las tablillas y
permitiendo que se formara humedad de nuevo. Un ciclo auto-sostenible de
movimiento había nacido.
El sistema funciona como un pistón.
Acoplar ese pistón a un generador produjo electricidad suficiente para
que una pequeña luz led parpadeara. «Transformarmos la evaporación de
agua en luz», dice Sahin.
Con su potencia actual, el motor por
evaporación flotante podría alimentar pequeñas luces o sensores
flotantes en el fondo del océano que vigilaran el medio ambiente, dice
Chen, que especula con que una versión mejorada con cinta de plástico
más adherente y más esporas potencialmente podría generar aún más
energía por unidad de área que un parque eólico.
El ‘Molino de Humedad’
Otro
nuevo motor impulsado por evaporación del equipo de Columbia -el Molino
de Humedad- contiene una rueda de plástico con pestañas de cinta que
sobresalen, recubiertas por un lado con esporas.
“Un papel mojado
recubre la mitad de la rueda, provocando que al aire sea húmedo y que
las cintas se ensanchen. Cuando salen de esta zona y el aire es más
seco, se vuelven a contraer”, indica Sahin. Como resultado, la rueda
gira continuamente, actuando en la práctica como un motor rotativo.
Los
investigadores construyeron un coche de juguete pequeño (0,1 kg de
peso), accionado con el Molino de Humedad -conectado a cuatro ruedines-,
y conseguieron que rodara por su cuenta, impulsado únicamente por
evaporación. En el futuro, dice Sahin, puede que sea posible diseñar
motores que utilicen la energía mecánica almacenada en las esporas para
propulsar un vehículo de tamaño real. Dicho motor no necesitaría ni
combustible ni una batería eléctrica.
Una versión más grande del
Molino de humedad también podría producir electricidad, dice Sahin, que
propone una rueda situada por encima de un gran conjunto de agua, que al
evaporarse hace que la rueda gire y genere electricidad. Este
desarrollo produciría constantemente tanta electricidad como una turbina
eólica, dijo Sahin.
“La evaporación puede ser una fuente fiable y
productiva de energía renovable, ya que a diferencia de lo que sucede
con la eólica o la solar, se produce constantemente, tanto por el día
como por la noche”, concluye el investigador.
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