Los materiales termoeléctricos, capaces de transformar el calor en electricidad, son muy prometedores al convertir el calor residual en energía eléctrica, ya que nos permiten utilizar de manera eficiente la energía térmica difícil de usar o casi perdida.
Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona ICMAB-CSIC han creado un nuevo concepto de material termoeléctrico, publicado en la revista Energía y ciencias ambientales . Es un dispositivo compuesto de celulosa, producida in situ en el laboratorio por bacterias, con pequeñas cantidades de nanomateriales conductores, nanotubos de carbono, utilizando una estrategia sostenible y respetuosa con el medio ambiente.
"En lugar de hacer un material para la energía, lo cultivamos", explica Mariano Campoy-Quiles, investigador de este estudio. "Las bacterias, dispersadas en un medio de cultivo acuoso que contiene azúcar y nanotubos de carbono, producen las fibras de nanocelulosa que terminan formandoel dispositivo, en el que están incrustados los nanotubos de carbono ", continúa Campoy-Quiles.
"Obtenemos un material mecánicamente resistente, flexible y deformable, gracias a las fibras de celulosa, y con una alta conductividad eléctrica, gracias a los nanotubos de carbono", explica Anna Laromaine, investigadora de este estudio. "La intención es abordar elconcepto de economía circular, utilizando materiales sostenibles que no son tóxicos para el medio ambiente, que se usan en pequeñas cantidades y que pueden reciclarse y reutilizarse ", explica Anna Roig, investigadora de este estudio," El dispositivo está fabricado con materiales sostenibles y reciclablesmateriales y con un alto valor agregado ", agrega.
Roig afirma que, en comparación con otros materiales similares, "este tiene una mayor estabilidad térmica en comparación con otros materiales termoeléctricos basados en polímeros sintéticos, lo que le permite alcanzar temperaturas de 250 ° C. Además, el dispositivo no utilizaelementos tóxicos, y la celulosa puede reciclarse fácilmente, ya que puede degradarse mediante un proceso enzimático convirtiéndola en glucosa, mientras recupera los nanotubos de carbono, que son el elemento más costoso del dispositivo ".del material puede ser controlado.
Campoy-Quiles explica que los nanotubos de carbono han sido elegidos por sus dimensiones: "Gracias a su diámetro a nanoescala y sus pocas micras de longitud, los nanotubos de carbono permiten, con muy poca cantidad en algunos casos hasta 1%, obtener electricidadpercolación, es decir, un camino continuo donde las cargas eléctricas pueden viajar a través del material, permitiendo que la celulosa sea conductora ". Además, el uso de una cantidad tan pequeña de nanotubos hasta un máximo del 10%, mientras se mantiene la eficiencia general deun material que contiene el 100%, hace que el proceso sea muy económico y eficiente en términos de energía ", agrega Campoy-Quiles." Por otro lado, las dimensiones de los nanotubos de carbono son similares a las de las nanofibras de celulosa, lo que resulta en una dispersión homogénea.la inclusión de estos nanomateriales tiene un impacto positivo en las propiedades mecánicas de la celulosa, lo que la hace aún más deformable, extensible y resistente ", agrega Roig.
Estos dispositivos podrían usarse para generar electricidad a partir del calor residual para alimentar sensores en el campo de Internet de las Cosas, Agricultura 4.0 o Industria 4.0. "En un futuro cercano, podrían usarse como dispositivos portátiles, en aplicaciones médicas o deportivas, por ejemplo. Y si la eficiencia del dispositivo fuera aún más optimizada, este material podría conducir a aislantes térmicos inteligentes o a sistemas híbridos de generación de energía fotovoltaica-termoeléctrica "explica Campoy-Quiles. Además" debido a la alta flexibilidad de la celulosay para la escalabilidad del proceso, estos dispositivos podrían usarse en aplicaciones donde la fuente de calor residual tiene formas inusuales o áreas extensas, ya que podrían cubrirse completamente con este material "indica Roig.
Debido a que la celulosa bacteriana puede ser casera, tal vez estemos enfrentando el primer paso hacia un nuevo paradigma de energía, donde los usuarios podrán fabricar sus propios generadores eléctricos. Todavía estamos lejos, pero este estudio es un comienzo. Tenemospara comenzar en alguna parte
Este estudio es el resultado de un proyecto interdisciplinario entre diferentes grupos del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona ICMAB-CSIC en el marco de la convocatoria "Proyectos Disciplinarios Fronterizos Inder", una acción estratégica del proyecto de excelencia Severo Ochoa.
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Materiales proporcionados por Consejo Nacional de Investigaciones CSIC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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