En lo que respecta a la iluminación eléctrica tradicional, no hay mucha variedad en el suministro de energía:proviene de la red. Cuando acciona un interruptor para encender la luz de su dormitorio, los electrones comienzan a moverse desde el tomacorriente de la pared hacia los componentes metálicos conductores de la lámpara. Los electrones fluyen a través de esos componentes para completar un circuito, lo que hace que se encienda una bombilla (para obtener detalles completos, consulte Cómo funcionan las bombillas).
Sin embargo, las fuentes de energía alternativas están en aumento, y la iluminación no es una excepción. Encontrará lámparas impulsadas por el viento, como la farola de la empresa de diseño holandesa Demakersvan, que tiene una turbina de lona que genera electricidad en condiciones de viento. Woods Solar Powered EZ-Tent utiliza paneles solares montados en el techo para alimentar cadenas de LED dentro de la tienda cuando se pone el sol. Philips combina las dos fuentes de energía en su prototipo de farola Light Blossom, que obtiene electricidad de los paneles solares cuando hace sol y de una turbina eólica montada en la parte superior cuando no lo hace. Y no olvidemos la fuente de energía más antigua de todas:el trabajo humano. Dispositivos como la linterna cinética Dynamo generan luz cuando el usuario acciona una palanca.
La mayoría de nosotros estamos familiarizados con la energía eólica, solar y cinética y lo que pueden hacer. Pero un dispositivo que se exhibió en la Semana del Diseño de Milán del año pasado llamó la atención sobre una fuente de energía de la que no escuchamos hablar con frecuencia:la suciedad.
En este artículo, descubriremos cómo funciona una lámpara de suelo y exploraremos sus aplicaciones. En realidad, es una forma bastante conocida de generar electricidad, ya que se demostró por primera vez en 1841. Hoy en día, hay al menos dos formas de generar electricidad utilizando el suelo:en una, el suelo básicamente actúa como un medio para el flujo de electrones; en el otro, el suelo está creando los electrones.
Comencemos con la lámpara de suelo expuesta en Milán. El dispositivo usa suciedad como parte del proceso que encontraría en el trabajo en una batería vieja normal.
Contenido
La diseñadora de productos holandesa Marieke Staps creó la llamada Lámpara de suelo . Y aunque el diseño en sí es nuevo, incorpora un concepto bastante antiguo, a veces denominado "batería de tierra".
En 1841, el inventor Alexander Bain demostró la capacidad de la tierra vieja para generar electricidad. Colocó dos piezas de metal en el suelo, una de cobre y otra de zinc, a una distancia de aproximadamente 3,2 pies (1 metro), con un circuito de cables que las conectaba. El resultado fue electricidad, aproximadamente 1 voltio, suficiente para alimentar el reloj que conectó al circuito [fuente:EE].
Esta configuración de suciedad es similar a la batería de celda Daniell común. , que data de la década de 1830. La celda de Daniell tiene dos partes:cobre (el cátodo) suspendido en una solución de sulfato de cobre y zinc (el ánodo) suspendido en una solución de sulfato de zinc. Estas soluciones son electrolitos, líquidos que contienen iones. Los electrolitos facilitan el intercambio de electrones entre el zinc y el cobre, generando y luego canalizando una corriente eléctrica. Una batería de tierra - y una batería de patata o una batería de limón, para el caso - está haciendo esencialmente lo mismo que una celda Daniell, aunque de manera menos eficiente. En lugar de usar sulfatos de zinc y cobre como electrolitos, la batería de la Tierra usa suciedad.
Cuando colocas un electrodo de cobre y un electrodo de zinc en un recipiente con lodo (tiene que estar húmedo), los dos metales comienzan a reaccionar, porque el zinc tiende a perder electrones más fácilmente que el cobre y porque la suciedad contiene iones. Mojar la suciedad la convierte en una verdadera "solución" de electrolitos. Entonces los electrodos comienzan a intercambiar electrones, como en una batería estándar.
Si los electrodos se tocaran, generarían mucho calor mientras reaccionan. Pero como están separados por el suelo, los electrones libres, para moverse entre los metales con carga desigual, tienen que viajar a través del cable que conecta los dos metales. Conecte un LED a ese circuito completo y obtendrá una lámpara de suelo.
El proceso no continuará para siempre; eventualmente, el suelo se descompondrá porque la tierra pierde sus cualidades electrolíticas. Sin embargo, reemplazar el suelo reiniciaría el proceso.
La lámpara de tierra de Staps es un concepto de diseño, no está en el mercado (aunque probablemente podrías crear la tuya propia; simplemente reemplaza "papa" por "recipiente de barro" en un experimento de lámpara de patata).
Un enfoque mucho más nuevo de la batería de la Tierra utiliza el suelo como un jugador más activo en la producción de electricidad. En el caso de la celda de combustible microbiana, lo que cuenta es lo que hay en la suciedad.
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Si tiene una pila de compost en su jardín, ya sabe que la suciedad es una sustancia activa. O más bien, contiene mucha actividad:los microbios vivos en el suelo metabolizan constantemente nuestros desechos en productos útiles. En una pila de compost, ese producto es fertilizante. Pero hay microbios que producen algo aún más poderoso:el flujo de electrones.
Especies de bacterias como Shewanella oneidensis , Rhodoferax ferrireducens y Geobacter sulfurreducens , que se encuentran naturalmente en el suelo, no solo producen electrones en el proceso de descomponer su alimento (nuestros desechos), sino que también pueden transferir esos electrones de un lugar a otro.
Una startup llamada Lebone Solutions ha ideado una forma de aprovechar esta electricidad microbiana para proporcionar iluminación y carga de teléfonos móviles en las zonas rurales de África.
Baterías microbianas o pilas de combustible microbianas , han estado en los laboratorios de investigación durante algún tiempo, pero su potencia de salida es tan baja que en su mayoría se han visto como algo para explorar para algún uso futuro. No podían hacer funcionar una secadora de ropa de ninguna manera. Pero Lebone Solutions ha encontrado un uso para las baterías microbianas:solo se necesita una pequeña cantidad de energía para encender una luz o cargar un teléfono celular.
El dispositivo es simple de crear. Consiste principalmente en una tela de grafito (el ánodo) colocada en el fondo de un recipiente, cubierta con tierra y un trozo de tela metálica (el cátodo). Un cable conductor conecta el ánodo y el cátodo para crear un circuito, con un LED conectado al circuito.
A medida que los microbios comen los desechos del suelo, producen electrones. Esos electrones quieren fluir hacia una carga más positiva, por lo que viajan a través de la red de bacterias, moviéndose desde el ánodo de tela de grafito a través del cable conductor para llegar al cátodo de alambre gallinero. A medida que esta corriente fluye a través del circuito, se enciende un LED.
Lebone estima que una celda de combustible de 10,7 pies cuadrados (1 metro cuadrado) produciría 1 vatio, lo que podría cargar un teléfono celular; 53,8 (5 metros cuadrados) podría alimentar una lámpara o un ventilador [fuente:Grifantini].
En el mundo desarrollado, una celda de combustible microbiana no sería una fuente de energía eficiente. Pero en las zonas rurales de África, donde no hay una fuente de energía eléctrica, este tipo de configuración podría ser un cambio bienvenido en lugar de caminar varias millas para cargar un teléfono. Lebone está introduciendo actualmente la pila de combustible en varias aldeas africanas.
Para obtener más información sobre las baterías Earth, las celdas de combustible microbianas y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.
