La fotografía superior muestra el aspecto de cuatro ejemplares de la pila de combustible (fuel cell) generadora de bioelectricidad más pequeña que se ha construido hasta la fecha.
El volumen total es de 0,3 microlitros, ha sido construida utilizando tecnología de microfluidos y funciona gracias a que una bacteria coloniza el ánodo, crece formando un biofilm (ver imagen de abajo). El ánodo está sumergido en un líquido que lleva nutrientes que serán metabolizados por la bacteria y de esa forma se producen electrones que fluyen hacia el cátodo, creando un circuito. Tanto el ánodo como el cátodo tienen el grosor de un cabello, y aunque muy pequeña, el circuito genera una corriente constante. Esa corriente depende del tipo de biofilm que crece, la concentración del donante de electrones y el régimen de flujo. Se han usado dos especies bacterianas: Geobacter sulfurreducens que produce 92 A m−3, y Shewanella oneidensis que llega a producir 127 A m−3 (unas 7000 veces menos que una pila AA).
Uno de los grandes problemas de las micropilas de combustible es que el cátodo y el ánodo están sumergidos en líquidos distintos que hay que mantener separados, pero la separación debe de permitir el paso de protones. Eso se resolvía mediante el uso de membranas semi-permeables. Pero no era fácil "miniaturizar" las membranas para encajarlas en esos pequeños volúmenes. Los investigadores de la Universidad Carnegy Mellon han utilizado otro abordaje. Han eliminado la membrana y han utilizado canales para microfluidos para mantener a los dos fluidos separados. Es como si dos ríos fluyeran uno al lado del otro pero no se mezclan debido a que su velocidad de flujo es diferente. Esta estrategia es mucho más ventajosa que la otra en una aspecto mucho más importante: el económico. La tecnología de microfluidos es mucho más barata y simple que la tecnología que puede empaquetar una membrana en un pequeño volumen.
El volumen total es de 0,3 microlitros, ha sido construida utilizando tecnología de microfluidos y funciona gracias a que una bacteria coloniza el ánodo, crece formando un biofilm (ver imagen de abajo). El ánodo está sumergido en un líquido que lleva nutrientes que serán metabolizados por la bacteria y de esa forma se producen electrones que fluyen hacia el cátodo, creando un circuito. Tanto el ánodo como el cátodo tienen el grosor de un cabello, y aunque muy pequeña, el circuito genera una corriente constante. Esa corriente depende del tipo de biofilm que crece, la concentración del donante de electrones y el régimen de flujo. Se han usado dos especies bacterianas: Geobacter sulfurreducens que produce 92 A m−3, y Shewanella oneidensis que llega a producir 127 A m−3 (unas 7000 veces menos que una pila AA).
Uno de los grandes problemas de las micropilas de combustible es que el cátodo y el ánodo están sumergidos en líquidos distintos que hay que mantener separados, pero la separación debe de permitir el paso de protones. Eso se resolvía mediante el uso de membranas semi-permeables. Pero no era fácil "miniaturizar" las membranas para encajarlas en esos pequeños volúmenes. Los investigadores de la Universidad Carnegy Mellon han utilizado otro abordaje. Han eliminado la membrana y han utilizado canales para microfluidos para mantener a los dos fluidos separados. Es como si dos ríos fluyeran uno al lado del otro pero no se mezclan debido a que su velocidad de flujo es diferente. Esta estrategia es mucho más ventajosa que la otra en una aspecto mucho más importante: el económico. La tecnología de microfluidos es mucho más barata y simple que la tecnología que puede empaquetar una membrana en un pequeño volumen.
Fuente de las imágenes y texto: The Scientist a partir de material de la Carnegie Mellon University.
Esta entrada participa en el XX Carnaval de la Física cuyo anfitrión es Resistencia Numantina, en el V carnaval de la Biología que se celebra en FeelSynapsis y en el V carnaval de la Química que se celebra en Scientia.
Li Z, Zhang Y, Leduc PR, & Gregory KB (2011). Microbial electricity generation via microfluidic flow control. Biotechnology and bioengineering PMID: 21495007
2 comentarios:
aun no se tienen aplicaciones fuera de los laboratorios? bueno,por cierto me gustaria que me resolviera una duda de ser posible,mientras estaba en clase de microbiologia la profesora menciono que en los boligrafos habia un microorganismo que ayudaba a que este funcionara alguna idea? la verdad me quede con la duda
No había visto que había un comentario en esta entrada, así que siento la tardanza en contestar.
Por ahora no hay aplicaciones fuera de los laboratorios. Pero quizás las veamos en un par de años.
Sobre lo de los bolígrafos. Es la primera vez que escucho algo así.
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