Piel de tomate y grafeno para generar electricidad con el calor corporal

A mediados de 1945, cuando la segunda Guerra Mundial avanzaba hacia su fin, las tropas del Ej¨¦rcito Rojo ruso usaban una chimenea para poder comunicarse por radio. Era relativamente sencillo usando dos placas de plomo unidas por hilos de cobre. Dejaban una al aire libre y la otra en el fuego. La diferencia de temperatura generaba un flujo de electrones, es decir, corriente el¨¦ctrica. Es el conocido como efecto Seebeck, el mismo que ahora es utilizado por investigadores de M¨¢laga para que cualquier prenda textil pueda producir peque?as cantidades de energ¨ªa, como han demostrado en un trabajo publicado en la revista Advanced Funcional Materials. Eso s¨ª, lo hacen con materiales biodegradables, sostenibles y mucho m¨¢s ligeros: piel de tomate y nanopart¨ªculas de grafeno, que esparcen sobre tejidos de algod¨®n como una camiseta. Al vestirla, el contraste entre el calor corporal y la temperatura ambiente hacen el resto.

En un peque?o laboratorio de la Facultad de Ciencias de la Universidad de M¨¢laga, Susana Guzm¨¢n y Alejandro Heredia muestran un bote de cristal donde guardan lo que parecen unos cereales para el desayuno. No lo son. Se trata de peque?os trozos de cutina, el cutis del tomate. Un pol¨ªmero vegetal eficiente como envase -en la naturaleza protege al fruto de la lluvia, el calor, bacterias o p¨¦rdidas de agua- que ellos descomponen en mon¨®meros (peque?as mol¨¦culas). ?stos son introducidos en una disoluci¨®n de agua y etanol junto a las nanopart¨ªculas de carbono que conforman el grafeno. Al aplicar calor, la mezcla se puede expandir sobre cualquier tejido -ellos han elegido algod¨®n por ser biodegradable- mediante un espray. La biotinta impregna de grafeno las fibras textiles, que se agarra a ellas gracias a la piel de tomate, que ejerce de pegamento. El calor hace adem¨¢s que la cutina se polimerice de nuevo hasta volverse s¨®lida. El resultado final es una sustancia negra que recubre la prenda y puede generar electricidad. Cuando los investigadores colocan unas luces led sobre ella, se encienden.

¡°Hemos conseguido un material flexible, ligero, sostenible y relativamente econ¨®mico que genera electricidad¡±, afirma Manuel Heredia, investigador Ram¨®n y Cajal del departamento de Mejora Vegetal y Biotecnolog¨ªa del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterr¨¢nea (IHSM), centro mixto del Centro Superior de Investigaciones Cient¨ªficas (CSIC) y la Universidad de M¨¢laga (UMA). La primera aplicaci¨®n ha sido una camiseta que, impregnada en esta disoluci¨®n, genera electricidad gracias a la diferencia entre los 36 grados de temperatura corporal y el exterior. La potencia es a¨²n muy peque?a. ¡°Lo importante es que el paso est¨¢ dado: ahora toca hacerlo mejor, optimizarlo y aumentar la cantidad de energ¨ªa generada¡±, a?ade Heredia. Lo que menos le preocupa es la obtenci¨®n de piel de tomate. En Espa?a se desechan unas 60.000 toneladas al a?o y la industria est¨¢ encantada de regalarla a la ciencia porque eliminarla les sale caro. ¡°Y es una sustancia mucho m¨¢s sostenible y barata que el telurio, el plomo o el germanio, materiales utilizados habitualmente para fabricar dispositivos termoel¨¦ctricos¡±, dice el cient¨ªfico.

Heredia trabaja junto a Susana Guzm¨¢n, investigadora postdoctoral del departamento de Biolog¨ªa Molecular y Bioqu¨ªmica de la UMA, en desarrollar nuevas posibilidades. Como la opci¨®n de elaborar prendas que sirvan a monta?eros, militares o quien pueda estar en situaciones extremas y sin posibilidad de encontrar un enchufe. Tambi¨¦n podr¨ªan dar energ¨ªa a sensores dedicados a la salud -como controlar el ritmo card¨ªaco- o que midan los niveles de contaminaci¨®n que nos rodean e incluso que la camiseta pueda recargar el tel¨¦fono m¨®vil u otros aparatos electr¨®nicos.

¡°Disminuir la conducci¨®n t¨¦rmica de los materiales [la capacidad de transmitir el calor] nos permitir¨¢ aumentar la potencia que podemos generar¡±, dice Pietro Cataldi, del National Graphene Institute de la Universidad de Manchester y coautor del trabajo publicado. El investigador cree que esa pr¨®xima generaci¨®n de biocompuestos en la que ya trabajan los investigadores malague?os ser¨¢ superior porque, entre otras cosas, mejorar¨¢ su estabilidad durante los lavados de los tejidos. Ese fue el primer problema: cuando Cataldi utilizaba pol¨ªmeros derivados del petr¨®leo para conseguir el efecto Seebeck, los materiales desaparec¨ªan tras pasar unas pocas veces por la lavadora. Ahora el biopol¨ªmero a partir de piel de tomate funciona como adhesivo y el grafeno permanece.

El proyecto ha sido desarrollado durante el ¨²ltimo a?o a mitad de camino entre la Universidad de M¨¢laga y el Instituto Italiano de Materiales de G¨¦nova, donde Heredia y Guzm¨¢n han trabajado durante siete a?os. Ambos volvieron la pasada primavera al IHSM y la UMA. Y Cataldi, que entonces investigaba all¨ª, les hab¨ªa pedido colaboraci¨®n para incorporar la electr¨®nica a materiales textiles. Ya hab¨ªan trabajado juntos para crear una antena wifi elaborada con piel de tomate -como soporte- y grafeno -como conductor- que funcion¨®. As¨ª que cuando Cataldi solicit¨® de nuevo ayuda, siguieron investigando con la cutina, que descomponen con procedimientos qu¨ªmicos en mon¨®meros para, despu¨¦s, construir un pol¨ªmero en el laboratorio con el tama?o, forma y propiedades que necesitan. Es como un Lego: desmontan las piezas de la cutina y, con ellas, vuelven a construir otra figura. ¡°Esto no es coser pieles¡±, subraya Manuel Heredia, director del grupo de investigaci¨®n y catedr¨¢tico en Bioqu¨ªmica, cuyo conocimiento ha sido tambi¨¦n pieza fundamental en la investigaci¨®n. ?l comenz¨® a sintetizar en laboratorio pol¨ªmeros con propiedades similares a la piel del tomate a comienzos del siglo XXI. Una labor en la que trabaja desde entonces junto a Jes¨²s Ben¨ªtez, del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, en busca de nuevas aplicaciones.?