Investigadores suizos lograron desarrollar un nanogenerador que permite producir energía de los suelos de madera al caminar sobre ellas, según publicación en la revista “Matter”. Para lograr esto, debieron mejorar la madera utilizada en el nanogenerador con una combinación de revestimiento de silicona y nanocristales incrustados, lo que dio como resultado un dispositivo lo suficientemente eficiente como para alimentar bombillas LED y pequeños aparatos electrónicos.
El equipo creó un nanogenerador que funciona intercalando dos trozos de madera con electrodos en cada uno de las piezas que, al ser pisadas, se unen y separan de tal forma que generan un fenómeno llamado “efecto triboeléctrico”, obtenible como resultado por el contacto con otro material.
Sin embargo, fabricar un nanogenerador de madera tiene un problema. “La madera es básicamente triboneutral”, explicó el autor principal, Guido Panzarasa, jefe de grupo de la cátedra de Ciencia de los Materiales de la Madera. Esto significa que no tiende a producir electricidad eficientemente, señaló el experto.
Esto limita la capacidad del material para generar electricidad, “así que el reto es hacer que la madera sea capaz de atraer y perder electrones“, añadió Panzarasa.
Eficiencia de las maderas
Para potenciar las propiedades triboeléctricas de la madera, los científicos recubrieron un trozo de madera con polidimetilsiloxano (PDMS), una silicona que gana electrones al entrar en contacto, mientras que funcionalizaron el otro trozo de madera con nanocristales cultivados.
Estos nanocristales forman una red híbrida de iones metálicos y moléculas orgánicas, los cuales tienen una mayor tendencia a perder electrones.
También probaron diferentes tipos de madera para determinar si ciertas especies o la dirección en que se corta la madera podían influir en sus propiedades triboeléctricas al servir de mejor andamio para el recubrimiento.
Los investigadores descubrieron que un nanogenerador triboeléctrico fabricado con madera de abeto cortada radialmente, era el que mejor funcionaba. Juntos, los tratamientos aumentaron el rendimiento del nanogenerador, generando hasta 80 veces más electricidad que la madera natural. Además, la producción de electricidad del dispositivo era estable bajo fuerzas constantes durante 1.500 ciclos.
Los investigadores descubrieron que un prototipo de suelo de madera con una superficie ligeramente inferior a la de un trozo de papel puede producir suficiente energía para accionar lámparas LED domésticas y pequeños dispositivos electrónicos como calculadoras. Con el prototipo encendieron con éxito una bombilla cuando un adulto humano caminó sobre él, convirtiendo las pisadas en electricidad.
“Nuestro objetivo era demostrar la posibilidad de modificar la madera con procedimientos relativamente respetuosos con el medio ambiente para hacerla triboeléctrica”, explicó Panzarasa. “El abeto es barato y siempre está disponible. Además, tiene propiedades mecánicas favorables. El método de funcionalización es bastante sencillo y puede ser escalable a nivel industrial. Es sólo una cuestión de ingeniería”, agregó.
Ideal para edificios inteligentes
El nuevo nanogenerador desarrollado también conserva las características que hacen que la madera sea útil para el diseño de interiores, como su robustez mecánica y sus colores cálidos. Los investigadores afirman que estas características podrían ayudar a promover el uso de nanogeneradores de madera como fuentes de energía verde en edificios inteligentes.
También dicen que la construcción con madera podría ayudar a mitigar el cambio climático al secuestrar el CO2 del medio ambiente durante toda la vida útil del material.
El siguiente paso para Panzarasa y su equipo es optimizar aún más el nanogenerador con recubrimientos químicos más ecológicos y fáciles de aplicar que mejoren la producción de energía.
“Aunque al principio nos centramos en la investigación básica, con el tiempo, la investigación que realizamos debería conducir a aplicaciones en el mundo real –apunta Panzarasa–. El objetivo final es entender las potencialidades de la madera más allá de las ya conocidas y habilitar la madera con nuevas propiedades para futuros edificios inteligentes sostenibles”.
