Este sistema, que contiene algas verdeazuladas, alimentó un microprocesador de forma continua durante un año usando nada más que luz ambiental y agua. Crédito: Paulo Bombelli
Computación impulsada por algas
Los científicos utilizaron una especie extendida de algas verdeazuladas para alimentar un microprocesador de forma continua durante un año, y contando, utilizando nada más que luz ambiental y agua. Su sistema tiene potencial como una forma confiable y renovable de alimentar pequeños dispositivos electrónicos.
El sistema, comparable en tamaño a una batería AA, contiene un tipo de alga no tóxica llamada sinecocistis que capta la energía del sol de forma natural a través de la fotosíntesis. La pequeña corriente eléctrica que genera interactúa con un electrodo de aluminio y se utiliza para alimentar un microprocesador.
«Nuestro dispositivo fotosintético no funciona como una batería porque utiliza continuamente la luz como fuente de energía». — chris howe
El sistema está hecho de materiales comunes, económicos y en su mayoría reciclables. Esto significa que se puede replicar fácilmente cientos de miles de veces para alimentar una gran cantidad de dispositivos pequeños como parte del Internet de las cosas. Los investigadores dicen que es probable que sea más útil en situaciones fuera de la red o en lugares remotos donde pequeñas cantidades de energía eléctrica pueden ser muy beneficiosas.
“El creciente Internet de las cosas necesita una cantidad cada vez mayor de energía, y creemos que tendrá que provenir de sistemas que puedan generar energía, en lugar de simplemente almacenarla como baterías”, dijo el profesor Christopher Howe, del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge, coautor principal del artículo.
Añadió: «Nuestro dispositivo fotosintético no funciona como una batería porque utiliza continuamente la luz como fuente de energía».
En el experimento, el dispositivo se utilizó para alimentar un Arm Cortex M0+, que es un microprocesador ampliamente utilizado en dispositivos de Internet de las cosas. Se operó en un ambiente doméstico y semiexterior con luz natural y fluctuaciones de temperatura asociadas, y luego de seis meses de producción continua de energía se presentaron los resultados para su publicación.
El estudio fue publicado el 12 de mayo de 2022 en la revista Ciencias Energéticas y Ambientales.
“Nos impresionó la consistencia con la que funcionó el sistema durante un largo período de tiempo; pensamos que podría detenerse después de algunas semanas, pero continuó”, dijo el Dr. Paolo Bombelli, del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge, primer autor del libro del artículo.
El alga no necesita alimentarse a sí misma, ya que crea su propio alimento durante la fotosíntesis. Y a pesar de que la fotosíntesis requiere luz, el dispositivo puede incluso seguir produciendo energía durante los períodos de oscuridad. Los investigadores creen que esto se debe a que las algas procesan parte de su comida cuando no hay luz, y esto continúa generando una corriente eléctrica.
El Internet de las cosas es una vasta y creciente red de dispositivos electrónicos, cada uno de los cuales utiliza solo una pequeña cantidad de energía, que recopilan y comparten datos en tiempo real a través de Internet. Usando chips de computadora de bajo costo y redes inalámbricas, muchos miles de millones de dispositivos son parte de esta red, desde relojes inteligentes hasta sensores de temperatura en plantas de energía. Se espera que ese número aumente a un billón de dispositivos para 2035, lo que requerirá una gran cantidad de fuentes de energía portátiles.
Los investigadores dicen que alimentar trillones de dispositivos de Internet de las cosas con baterías de iones de litio no sería práctico: se necesitaría tres veces más litio que el que se produce anualmente en todo el mundo. Y los dispositivos fotovoltaicos tradicionales están hechos de materiales peligrosos que tienen efectos ambientales adversos.
El trabajo fue una colaboración entre la Universidad de Cambridge y Arm, una empresa líder en el diseño de microprocesadores. Arm Research desarrolló el chip de prueba ultraeficiente Arm Cortex M0+, construyó la placa y configuró la interfaz de recopilación de datos en la nube que se muestra en los experimentos.
Referencia: “Alimentación de un microprocesador por fotosíntesis” por P. Bombelli, A. Savanth, A. Scarampi, SJL Rowden, DH Green, A. Erbe, E. Årstøl, I. Jevremovic, MF Hohmann-Marriott, SP Trasatti, E. Ozer y CJ Howe, 12 de mayo de 2022, Ciencias Energéticas y Ambientales.
DOI: 10.1039/D2EE00233G
La investigación fue financiada por el Centro Nacional de Innovación de Biopelículas.
