Una bateria imita el cicle de vida d’una planta per generar energia elèctrica

_{La tija verda és una estructura compostable i a les fulles de la flor es produeix l'evaporació. Imatge: Carles Tortosa.}

Una bateria amb arrel, tija i fulles que, a través del seu sistema de fluids, és capaç d'imitar el cicle de vida d'una planta i generar energia. Així és la bateria biodegradable amb forma de flor i basada en paper que ha estat creada a l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), i de la qual ara es publiquen resultats a Energy & Environmental Science.

La natura és la font d'inspiració d'aquest dispositiu, ecodissenyat per respondre a les necessitats de l'agricultura de precisió i d'un món que necessita una producció d'aliments més gran que sigui, alhora, més sostenible. La bateria (batejada com a FlowER Battery, com a abreviatura de l'anglès Evaporation Flow Redox Battery) opera seguint el principi de transpiració d'una planta i mou els reactius per la seva estructura microfluídica fins a expulsar-los per evaporació. L'energia es produeix gràcies a la reacció electroquímica que generen les espècies redox en un parell d'elèctrodes de carboni porosos.

"Aquesta bateria representa una nova fita a la nostra línia de recerca, la qual proposa un nou paradigma de bateries que segueixen el cicle de vida dels dispositius que alimenten. En aquest cas, l'hem adaptat a un final de vida biodegradable o compostable, molt adequat per a entorns agrícoles o forestals", explica l'autor principal Juan Pablo Esquivel, actualment investigador IKERBASQUE al BCMaterials i a l'IMB-CNM-CSIC a l'inici del projecte.

Les bateries convencionals actuals utilitzades per alimentar dispositius d'agricultura de precisió han de ser retirades del camp per al reciclatge correcte ja que, en cas contrari, generen un greu impacte a l'entorn.

La FlowER Battery és capaç de produir energia suficient per alimentar sensors sense fil comercials que puguin reportar paràmetres relacionats amb les necessitats del camp, com ara la llum, la humitat del sòl o la temperatura.
"Al llarg del desenvolupament de la bateria, s'ha prioritzat la sostenibilitat per crear una tecnologia disruptiva dins dels límits ecològics del planeta i capaç de donar solució a les necessitats energètiques dels dispositius electrònics", indica Marina Navarro, de l'IMB-CNM i primera autora de la publicació. "La bateria està basada en paper i materials no tòxics, per la qual cosa no és perjudicial per a la natura. A més, juntament amb el grup de compostatge (GICOM) de la Universitat Autònoma de Barcelona n'hem avaluat la biodegradabilitat i no toxicitat seguint els estàndards internacionals", subratlla.

Els resultats formen part del projecte BIDEKO, finançat per l'Agència Estatal de Recerca (Ministeri de Ciència i Innovació) i la Unió Europea amb fons Next Generation EU. Coordinat per l'empresa Fuelium, hi participen els centres de recerca IMB-CNM-CSIC, Basque Center for Materials, Applications and Nanostructures (BCMaterials), Institut de Ciència i Tecnologia Ambiental (ICTA-UAB), el Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals ( CREAF), el Grup de Recerca en Compostatge de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), el centre tecnològic GAIKER i la multinacional ArcelorMittal.

Marina Navarro-Segarra, Carles Tortosa, Carlos Ruiz-Díez, Denis Desmaële Teresa Gea, Raquel Barrena, Neus Sabaté and Juan Pablo Esquivel. A plant-like battery: a biodegradable power source ecodesigned for precision agricultura. Energy & Environmental Science. DOI: 10.1039/D2EE00597B