Una nueva batería desechable que se dobla como una estrella ninja de origami (papiroflexia) podría alimentar biosensores y otros dispositivos pequeños para su uso en condiciones de campo difíciles, según un ingeniero de la Universidad de Binghamton (Nueva York, EE.UU.).
Seokheun «Sean» Choi y dos de sus estudiantes desarrollaron el dispositivo, una pila de combustible microbiana que se ejecuta en las bacterias disponibles en unas pocas gotas de agua sucia. Informan sobre su invención en un nuevo artículo publicado en línea en la revista Biosensors and Bioelectronics.
Choi había desarrollado previamente una batería de origami en papel. El primer diseño, en forma de caja de cerillas, juntaba cuatro módulos. La versión de estrella ninja, que mide alrededor de 6,5 centímetros de ancho, cuenta con una mayor potencia y voltaje, con ocho pequeñas baterías conectadas en serie.
«La última vez, era una prueba de concepto. La densidad de potencia estaba en el rango de nanovatios», dice Choi, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática, en la información de la universidad. «Esta vez, hemos aumentado el rango a los microvatios. Podemos encender un LED durante unos 20 minutos o alimentar otros tipos de biosensores».
Por ejemplo, biosensores basados en papel como las pruebas de embarazo y las de VIH. La sensibilidad de estas pruebas es limitada, dice Choi, y una batería como la suya podría permitir el uso de biosensores fluorescentes o electroquímicos más sofisticados en los países en desarrollo. «Las baterías disponibles en el mercado son demasiado ineficaces y costosas», dice. «En última instancia, me gustaría desarrollar bio-baterías instantáneas, desechables y accesibles para su uso en regiones con recursos limitados.»
El diseño
El nuevo diseño se pliega en forma de estrella con un hueco en su centro y contactos eléctricos en los puntos de cada lado. Tras colocar unas cuantas gotas de agua sucia en el hueco, el dispositivo se puede abrir en forma de anillo ninja -para permitir que funcione cada una de las ocho pilas de combustible-. Cada módulo es un sándwich de cinco capas funcionales con su propio ánodo, su membrana de intercambio de protones y su cátodo de aire.
La batería con forma de caja de cerillas de Choi podía producirse por cerca de 5 centavos cada una. El nuevo dispositivo de estrella ninja es más caro, aproximadamente 70 centavos, en parte debido a que utiliza no sólo papel de filtro, sino también tela de carbono para el ánodo, así como cinta de cobre.
El próximo objetivo del equipo es producir un dispositivo totalmente basado en papel que tenga la densidad de potencia del nuevo diseño y un precio más bajo.
Referencia bibliográfica:
Arwa Fraiwan, Landen Kwan, Seokheun Choi: A disposable power source in resource-limited environments: A paper-based biobattery generating electricity from wastewater. Biosensors and Bioelectronics (2016). DOI: 10.1016/j.bios.2016.05.022.