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Medio ambiente
20 de abril de 2018
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Martes, 30 de abril de 2013
Pau Ruiz
Enchufados al árbol
La apenas perceptible electricidad generada por los organismos vegetales ya hace funcionar unos sensores antiincendios en varios bosques de Estados Unidos
Los ingenieros eléctricos Babak Parviz y Brian Otis y el estudiante Carlton Himes / Foto: Dustin Schroeder Los ingenieros eléctricos Babak Parviz y Brian Otis y el estudiante Carlton Himes / Foto: Dustin Schroeder

Los árboles y otros seres vivos generan electricidad. Y, además, ésta se puede aprovechar. Diversas investigaciones han demostrado que es posible captar y utilizar esta bioenergía, que ya está siendo empleada en Estados Unidos para alimentar sensores en los bosques que alertan de posibles incendios forestales.

Trabajando con nanotecnología, los ingenieros eléctricos de la Universidad de Washington (EE UU) Babak Parviz y Brian Otis lograron crear un transformador que con un aporte de apenas 20 milivoltios de energía emitida por diversos grandes arces del campus logró generar una corriente de 1,1 voltios, en el primer precedente de un circuito eléctrico totalmente alimentado por los árboles.

El estudiante Carlton Himes, que había dedicado el verano anterior a aplicar el voltímetro a los árboles del recinto, detectó que los arces eran la especie más apropiada para probar una nueva tecnología. El equipo liderado por Otis asumió el reto de diseñar un dispositivo que pudiera funcionar con la muy escasa potencia eléctrica emitida por los organismos vegetales.

El sistema ideado por los ingenieros capta paulatinamente el bajo voltaje y lo va almacenando hasta poder dar salida a una corriente capaz de hacer funcionar un aparato de muy bajo consumo, pero muy superior a la capacidad de generación de la fuente emisora. El transformador se construyó mediante piezas que miden 130 nanómetros (la milmillonésima parte de un metro) y sólo consume 10 nanovatios (la milmillonésima parte de un vatio) de energía durante la operación.

Con los 20 milivoltios generados por el arce se puede producir una corriente de 1,1 voltios

Los resultados del experimento se publicaron en 2010 en la revista IEEE Transactions on Nanotechnology. Otis tuvo muy claro desde el principio que
estos circuitos podrían accionar sensores inalámbricos para el envío de datos acerca condiciones ambientales en los bosques.

Y eso es exactamente lo que hizo la compañía Voltree Power, vinculada con el prestigioso Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), que probó con éxito una red de sensores climáticos que aprovechan la electricidad de los árboles en el Bosque Nacional Boise, un área protegida de 10.570 kilómetros cuadrados en el estado de Idaho, al noroeste del país.

Los sensores ayudan a detectar posibles incendios al monitorizar regularmente los datos sobre humedad y temperatura en las zonas arboladas. Envían su señal cuatro veces al día (o de inmediato, en caso de fuego) a una estación meteorológica que transmite a su vez la información a un satélite.

Futuro sin baterías

En 2008, la compañía patentó esta nueva tecnología y en 2009, tras las pruebas exitosas en el bosque de Boise, consiguió su primer cliente para la misma: firmó un contrato con el Servicio Forestal de Estados Unidos para extender el sistema, que complementa los anteriores dispositivos de alerta del organismo federal, a otros cuatro parajes.

"La predicción de incendios es una de sus muchas aplicaciones. Podemos recoger cualquier dato que necesitemos con estos sensores", señaló la responsable del área de equipos y productos químicos contra el fuego del departamento aéreo del servicio forestal, Victoria Henderson.

Los sensores de esta primera generación todavía requieren de baterías, pero la vida útil de ésta se prolonga considerablemente gracias a la electricidad de origen biológico aportada por el vegetal. "En los próximos cinco a 10 años seremos capaces de hacer funcionar estos sensores solamente con los árboles", predice el biofísico del MIT Andreas Mershin, asesor científico de la empresa.

Los expertos sabían desde los años 70 del pasado siglo que los árboles producen un voltaje de hasta unos cientos de milivoltios, originado por el diferente potencial eléctrico entre el xilema (tejido leñoso) y el suelo circundante, pero no fue hasta la pasada década que se lograron diseñar circuitos capaces de aprovecharlo. Un estudio publicado en 2008 detectó una emisión eléctrica sostenida de entre 50 y 200 milivoltios entre el tronco y la tierra alrededor de un Ficus benjaminaplantado en una maceta.

Los científicos creen que se podrá aprovechar el calor que generan los insectos al volar

Investigadores de la Universidad de Melbourne (Australia) lo atribuyeron a una "concentración biológica de células creada por los mecanismos homeostáticos" del árbol. Dado que los árboles están bombeando continuamente agua, nutrientes y partículas cargadas a través del xilema y el floema (tejido vascular), se crea un desequilibrio del pH entre la planta y el suelo que posibilita la circulación de una corriente eléctrica. Basta con colocar un electrodo en el tronco y otro en el suelo para captarla.

Las nuevas posibilidades de la tecnología bioenergética no se limitan a la electricidad de los árboles. "Algunos organismos vivos pierden enormes cantidades de energía en forma de calor", advierte Otis, quien no descarta la posibilidad de aprovechar igualmente esta fuente para activar sensores como los instalados en los arces. El científico trabaja actualmente en un chip que podría funcionar sacando partido del calor que generan los insectos voladores.

La ínfima producción eléctrica de los árboles sólo permite plantearse por ahora su uso para accionar dispositivos diseñados para consumir cantidades muy pequeñas de energía, como los sensores detectores de incendios forestales, pero debido a ello proporciona un fuerte impulso a la investigación sobre circuitos que requieran cada vez de un menor aporte eléctrico. El ahorro de energía es el camino del futuro. En cualquier caso, como advierte la directora de Voltree, Stella J. Karavas, el proceso será lento: "no vamos a poder cargar pronto los teléfonos móviles en los árboles".


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