Materiales termoeléctricos, capaz de transformar el calor en electricidad, son muy prometedores para convertir el calor residual en energía eléctrica, ya que convierten energía térmica apenas utilizable o casi perdida de forma eficiente.

Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) han creado un nuevo concepto de material termoeléctrico, publicado en la revista Ciencias de la energía y el medio ambiente . Es un dispositivo compuesto de celulosa, producido in situ en el laboratorio por bacterias, con pequeñas cantidades de un nanomaterial conductor, nanotubos de carbon, utilizando una estrategia sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

"En lugar de fabricar un material para obtener energía, lo cultivamos "explica Mariano Campoy-Quiles, investigador de este estudio. "Bacterias, dispersos en un medio de cultivo acuoso que contiene azúcar y nanotubos de carbono, producir las fibras de nanocelulosa que terminan formando el dispositivo, en el que están incrustados los nanotubos de carbono ”continúa Campoy-Quiles.

"Obtenemos una mecánica resistente, material flexible y deformable, gracias a las fibras de celulosa, y con una alta conductividad eléctrica, gracias a los nanotubos de carbono, "explica Anna Laromaine, investigador de este estudio. "La intención es abordar el concepto de economía circular, utilizando materiales sostenibles que no sean tóxicos para el medio ambiente, que se utilizan en pequeñas cantidades, y que se puede reciclar y reutilizar, "explica Anna Roig, investigador de este estudio, "El dispositivo está fabricado con materiales sostenibles y reciclables, y con un alto valor añadido, " ella agrega.

Roig dice, "Este material 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 utiliza elementos tóxicos, y la celulosa se puede reciclar fácilmente, ya que puede ser degradado por un proceso enzimático convirtiéndolo en glucosa, mientras recupera los nanotubos de carbono, que son el elemento más caro del dispositivo ". Además, el grosor, se puede controlar el color y la transparencia del material.

Campoy-Quiles explica que los nanotubos de carbono se han elegido por sus dimensiones:"Gracias a su diámetro a nanoescala y sus pocas micras de longitud, los nanotubos de carbono permiten, con cantidades muy bajas de hasta el 1 por ciento, obteniendo percolación eléctrica, es decir, un camino continuo donde las cargas eléctricas pueden viajar a través del material, permitiendo que la celulosa sea conductora. Adicionalmente, el uso de una cantidad tan pequeña de nanotubos (hasta un máximo del 10%), mientras se mantiene la eficiencia general de un material que contiene el 100 por ciento, hace que el proceso sea muy económico y energéticamente eficiente ".

Roig dice, "Por otra parte, las dimensiones de los nanotubos de carbono son similares a las de las nanofibras de celulosa, lo que da como resultado una dispersión homogénea. Además, la inclusión de estos nanomateriales tiene un impacto positivo en las propiedades mecánicas de la celulosa, haciéndolo aún más deformable, extensible y resistente ".

Estos dispositivos podrían usarse para generar electricidad a partir del calor residual para alimentar sensores en aplicaciones de IoT y agricultura. "En el futuro cercano, podrían usarse como dispositivos portátiles, en aplicaciones médicas o deportivas, por ejemplo. Y si la eficiencia se optimizara aún más, este material podría dar lugar a aislantes térmicos inteligentes oa sistemas híbridos de generación de energía fotovoltaica-termoeléctrica, "explica Campoy-Quiles.

Roig dice, "Debido a la alta flexibilidad de la celulosa y a 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 ".

Debido a que la celulosa bacteriana se produce fácilmente, la tecnología podría ser el primer paso hacia un nuevo paradigma energético en el que los usuarios podrán fabricar sus propios generadores eléctricos.