Snow TENG, un dispositivo que ayuda a obtener electricidad ‘blanca’ a partir de las nevadas

La luz del Sol, la fuerza de las mareas, el empuje del viento y el calor de la tierra son algunos de los fenómenos naturales que se vienen aprovechando como punto de partida para generar electricidad sin contaminar el medioambiente. 

A esta lista de fuentes limpias y prácticamente inagotables de energía, se acaba de añadir un evento de la naturaleza hasta ahora no explotado con fines energéticos: las nevadas.

La posibilidad de cosechar electricidad a partir de las precipitaciones de nieve se ha abierto con un dispositivo de aspecto similar al de una lámina de plástico y que se denomina nanogenerador ‘snow TENG’, desarrollado por un equipo de investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles, UCLA, en Estados Unidos.

"Este dispositivo económico, pequeño, delgado y flexible, es el primero en su tipo y puede funcionar en áreas remotas porque proporciona su propia energía y no necesita baterías", señala el autor principal de la investigación el doctor en Química y profesor Richard Kaner, quien ocupa la Cátedra de Innovación en Materiales Dr. Myung Ki Hong en la UCLA.

El profesor Kaner señala que se trata de un dispositivo muy inteligente, que puede funcionar como una pequeña estación meteorológica capaz de registrar cuánta nieve está cayendo, la dirección de la nieve y la dirección y velocidad del viento.

Los investigadores lo denominan ‘snow TENG’ y lo describen como un nanogenerador triboeléctrico basado en la nieve y que genera una carga eléctrica a partir de la electricidad estática, produciendo energía mediante el intercambio de electrones (un electrón es una partícula elemental con carga eléctrica negativa, que gira alrededor del núcleo del átomo).

"La electricidad estática se produce por la interacción de un material que captura electrones y otro que los entrega. Se separan las cargas y se genera electricidad de la nada”, explica Kaner profesor distinguido de Química y Bioquímica de la UCLA, y de Ciencia e Ingeniería de Materiales.

NUEVA GENERACIÓN DE DISPOSITIVOS ENERGÉTICOS

El profesor Kaner ganó el Premio Centenario 2018 de la Royal Society of Chemistry del Reino Unido, por sus "contribuciones sobresalientes a los materiales de almacenamiento de energía", entre otras investigaciones, y es uno de los científicos más influyentes y citados del mundo.

Este investigador desarrolló en 2017, con su equipo, otro dispositivo energético avanzado: el ‘AC//Ni-Co-Fe LDH’, capaz de usar la energía solar para generar y almacenar electricidad para alimentar ordenadores y teléfonos inteligentes y producir combustible de hidrógeno para vehículos respetuosos del medio ambiente de manera barata y eficiente, informa la UCLA.

Kaner explica que la nieve tiene carga positiva y entrega electrones, mientras que la silicona, un material similar al caucho sintético y compuesto de átomos de silicio y oxígeno, combinados con carbono, hidrógeno y otros elementos, tiene carga negativa. 

“Cuando la nieve que cae entra en contacto con la superficie de silicona, produce una carga que el dispositivo ‘snow TENG’ captura, generando electricidad”, señala Kaner.

"La nieve ya está cargada, así que pensamos, ¿por qué no ponerla en contacto con otro material con la carga opuesta y extraer la carga para generar electricidad?", señala el coautor de la investigación, Maher El-Kady, investigador asistente de Química y Bioquímica de la UCLA, quien también trabajó con Kaner en el desarrollo del dispositivo solar ‘AC//Ni-Co-Fe LDH’.

"Aunque a la nieve ‘le gusta’ ceder electrones, el rendimiento del dispositivo depende de la eficiencia del otro material en la extracción de estos electrones", agrega El-Kady.

"Después de probar una gran cantidad de materiales, incluyendo láminas de aluminio y de teflón, descubrimos que la silicona produce más carga que cualquier otro material", apunta.

ENERGIA SOLAR Y MONITORIZACIÓN DEPORTIVA

“Cada invierno hay nevadas en alrededor del 30 por ciento de la superficie de la Tierra, y durante ese tiempo los paneles solares a menudo no funcionan  porque la acumulación de nieve reduce la cantidad de luz solar que llega a superficie, lo que limita su potencia de salida y los hace menos efectivos”, según El-Kady.

Este científico señala que el nuevo dispositivo podría integrarse en paneles fotovoltaicas para proporcionar una fuente de alimentación continua cuando está nevando.

El ‘snow TENG’, instalado en la suela del calzado o en otros dispositivos ‘weareables’ (ponibles) colocados en partes del cuerpo expuestas a la nieve, podría utilizarse para evaluar y mejorar el rendimiento de un atleta al correr, caminar o saltar, o para identificar los patrones de movimiento de deportistas que practican deportes de invierno, como el esquí de fondo.

“Este dispositivo podría marcar el comienzo de una nueva generación de aparatos portátiles que se autoalimentan de electricidad sin necesidad de usar baterías eléctricas, y que podrían utilizarse para monitorizar a los atletas, sus desempeños y movimientos, con mayor precisión que otros sistemas como los relojes inteligentes de uso deportivo”, según Kaner.

El equipo de la UCLA utilizó la impresión 3D para diseñar el ‘snow TENG’, que consta de una capa de silicona y de un electrodo para capturar la carga eléctrica, y cree que el dispositivo podría producirse a bajo costo dada "la facilidad de fabricación y la disponibilidad de la silicona”.

“Este material  se usa ampliamente en la industria, en productos como lubricantes, aislamiento de cables eléctricos e implantes biomédicos,  y ahora se ha comprobado que también tiene el potencial de recolectar energía”, según Kaner.

DESTACADOS:

+ El dispositivo ‘snow TENG’, consistente en una lámina de silicona con un electrodo adosado, genera corriente a partir de la de la electricidad estática, aprovechando el intercambio de electrones entre la nieve, que tiene carga positiva, y la silicona,   material similar al caucho sintético, que tiene carga negativa.

+ "Este dispositivo es el primero en su tipo y puede funcionar en áreas remotas porque proporciona su propia energía y no necesita baterías", señala el autor principal de la investigación el profesor de Química, Richard Kaner, de la Universidad de California, Los Ángeles, UCLA (EU).

+ Además de registrar cuánta nieve cae y la dirección y velocidad del viento,  el ‘snow TENG’, adosado al calzado, podría usarse para evaluar el rendimiento de un atleta al correr, caminar o saltar, o identificar los patrones de movimiento de quienes practican deportes de invierno, como el esquí.

Por Ricardo Segura EFE/Reportajes

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