Por: Muhammad Muddasar
Si alguna vez te has visto a ti mismo a través de una cámara de imágenes térmicas, sabrás que tu cuerpo produce mucho calor. De hecho, este es un producto de desecho de nuestro metabolismo. Cada pie cuadrado del cuerpo humano emite un calor equivalente a aproximadamente 19 partidos por hora.
Desafortunadamente, gran parte de este calor simplemente se escapa a la atmósfera. ¿No sería genial si pudiéramos aprovecharla para producir energía? Mi investigación ha demostrado que esto sería posible. Mis colegas y yo estamos descubriendo formas de capturar y almacenar el calor corporal para la generación de 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 acondicionamiento físico o rastreadores GPS funcionen mucho más tiempo, o incluso indefinidamente, aprovechando el calor de nuestro cuerpo. No son solo nuestros cuerpos los que producen calor residual. En nuestro mundo tecnológicamente avanzado, se genera un calor de residuos sustanciales diariamente, desde los motores de nuestros vehículos hasta las máquinas que fabrican bienes.
Por lo general, este calor también se libera a la atmósfera, lo que representa una oportunidad significativa perdida para la recuperación de energía. El concepto emergente de “recuperación de calor residual” busca abordar esta ineficiencia. Al aprovechar esta energía desperdiciada, las industrias pueden mejorar su eficiencia operativa y contribuir a un entorno más sostenible.
El efecto termoeléctrico es un fenómeno que puede ayudar a convertir el calor en electricidad. Esto funciona al tener una diferencia de temperatura produce un potencial eléctrico, ya que los electrones fluyen desde el lado caliente hasta el lado frío, generando energía eléctrica utilizable.
Sin embargo, los materiales termoeléctricos convencionales a menudo están hechos de cadmio, plomo o mercurio. Estos vienen con riesgos ambientales y para la salud que limitan sus aplicaciones prácticas.
El poder de la madera
Pero hemos descubierto que también se pueden crear materiales termoeléctricos a partir de madera, ofreciendo 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 de los residuos, a menudo perdido en los procesos industriales, en electricidad valiosa.
Este enfoque no solo mejora la eficiencia energética, sino que también redefine cómo vemos los materiales cotidianos como componentes esenciales de las soluciones de energía sostenible. Nuestro equipo de la Universidad de Limerick, en colaboración con la Universidad de Valencia, ha desarrollado un método sostenible para convertir el calor de los residuos en electricidad utilizando productos de madera irlandesa, particularmente lignina, que es un subproducto de la industria del papel.
Nuestro estudio muestra que las membranas a base de lignina, cuando se empapan en una solución salina, pueden convertir eficientemente el calor de desechos a baja temperatura (por debajo de 200 ° C) en electricidad. La diferencia de temperatura en la membrana de lignina provoca iones (átomos cargados) en la solución salina para moverse.
Los iones positivos se derivan 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 en la membrana, que puede aprovecharse como energía eléctrica. Dado que alrededor del 66% del calor de los residuos industriales cae dentro de este rango de temperatura, esta innovación presenta una oportunidad significativa para soluciones energéticas ecológicas.
Esta nueva tecnología tiene el potencial de marcar una gran diferencia en muchas áreas. Las industrias como la fabricación, que producen grandes cantidades de calor sobrante, podrían ver importantes beneficios al convertir ese calor desperdiciado en electricidad. Esto les ayudaría a ahorrar energía y disminuir su impacto en el medio ambiente.
Esta tecnología podría encontrar el uso en diversos configuraciones, 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 infraestructura.
El problema con el almacenamiento
Capturar la energía del calor residual es solo el primer paso; Almacenarlo de manera efectiva es igualmente crítico. Los supercondensadores son dispositivos de almacenamiento de energía que cargan y descargan la electricidad rápidamente. Esto los hace esenciales para aplicaciones que requieren una entrega rápida de energía. Sin embargo, su dependencia de los materiales de carbono derivados de combustibles fósiles plantea preocupaciones de 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 un electrodo en los supercondensadores para el almacenamiento de energía generado al cosechar el calor de los residuos utilizando una membrana de lignina. Este proceso permite que la membrana de lignina capture y convierta el calor de los residuos en energía eléctrica, mientras que la estructura de carbono poroso facilita el movimiento rápido y el almacenamiento de iones. Al proporcionar una alternativa verde que evite los productos químicos dañinos y la dependencia de los combustibles fósiles, este enfoque ofrece una solución sostenible para el almacenamiento de energía del calor de los residuos. Esta innovación en la tecnología de almacenamiento de energía podría alimentar todo, desde la electrónica de consumo, la tecnología portátil hasta los vehículos eléctricos.
Fuente: Science Alert.