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POR: ABIEL JIMÉNEZ DELGADO
Sistemas microfluídicos que convierten el sudor, la glucosa, el glicerol o el suero sanguíneo en energía eléctrica forman parte de una investigación multidisciplinaria y pionera en México, que impulsan ingenieras en nanotecnología de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ).
El grupo lo constituyen las doctoras Janet Ledesma, coordinadora de Ingeniería en Nanotecnología; Vanessa Vallejo, coordinadora de Ingeniería Biomédica; Minerva Guerra, experta en síntesis de nanomateriales; y Sandra Rivas, evaluadora de los dispositivos electroquímicos generados.
Además, colaboran con un equipo del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (Cideteq).
En los últimos años han trabajado en el desarrollo de materiales nanoestructurados con propiedades catalíticas para la conversión de energía.
Estos sistemas están compuestos por una celda de combustible en miniatura que utiliza una interface natural, la cual permite que los reactivos no se mezclen y hace innecesaria la membrana de intercambio protónico que se usaba anteriormente.
La doctora Ledesma explicó que las celdas de combustible tienen un diseño tipo “Y” que contienen canales del orden de micras. E
n el compartimiento anódico se inyecta un combustible líquido disuelto en un electrolito; mientras que en el compartimiento catódico se introduce el mismo electrolito pero saturado de un oxidante o bien se deja el compartimiento abierto para que tome oxígeno del aire.
Constantes pruebas
Se han utilizado diversos combustibles: primero se comenzó a trabajar con soluciones sintéticas de glucosa, luego metanol, etanol y, después, muestras de suero sanguíneo.
Estos reactivos se inyectan a la celda con una determinada velocidad de flujo controlada con una microbomba.
La celda usa electrodos elaborados, generalmente, con nanotubos de carbono o nanoesponjas de carbono, en los que se depositan los materiales catalíticos; éstos son, principalmente, nanopartículas metálicas de oro, platino o paladio, o bien partículas bimetálicas.
Este material se soporta sobre los electrodos por donde van a pasar los dos flujos para oxidar el combustible; la reacción genera electrones y, así, se produce energía eléctrica.
Actualmente, se está utilizando ácido láctico proveniente del sudor; por lo que trabajan en la elaboración de celdas de combustible microfluídicas tipo parche con el fin de que se adhiera a la piel.
Para lograrlo, están generando electrodos basados en enzimas, que son catalizadores naturales con alta especificidad.
La propuesta forma parte de una tesis de un alumno de doctorado que efectúa una estancia en la Universidad de Utah, Estados Unidos.
Aunque la cantidad de electricidad generada es baja, se pretende que estos materiales tengan un uso real, por ejemplo en dispositivos biomédicos (como un marcapasos o un detector de glucosa) que demandan poca energía eléctrica.
El siguiente paso consiste en sumar a un ingeniero electrónico para hacer la interconexión con un dispositivo que almacene esa energía. Hasta el momento, una de las potencias más altas que se han detectado fue de 120 microwatts por centímetro cuadrado usando ácido fórmico como combustible.
La científica Ledesma señaló que una ventaja de estos sistemas electroquímicos es que son capaces de detectar cantidades muy pequeñas de la especie electroactiva, y los esfuerzos se han volcado a desarrollar sensores cada vez más sensibles.
Investigación reconocida
El proyecto de investigación Sistemas Electroquímicos de Energía es financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología como parte de la convocatoria “Fronteras de la Ciencia”, la cual tiene como objetivo contribuir al cambio del entendimiento de conceptos científicos existentes y a generar nuevas agendas de conocimiento bajo parámetros de competencia internacionales.
El grupo de investigadoras de la UAQ forma parte del Laboratorio Nacional de Micro y Nano Fluídica, un laboratorio que abarca también tres centros Conacyt: el Cideteq, el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) y el Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV).
Este tipo de investigaciones son pioneras en México, pues son el único grupo en el país que trabaja sistemas microfluídicos de conversión de energía, permitiendo publicar alrededor de 70 artículos en los últimos cinco años en revistas internacionales.
A nivel mundial están a la par de equipos representativos de Estados Unidos, Canadá y España, los cuales se han sorprendido con los resultados obtenidos por la UAQ-Cideteq
