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Una célula fotovoltaica renovable a base de algas para la informática

Los científicos utilizaron una amplia variedad de especies de algas verdeazuladas para ejecutar un microprocesador ininterrumpido durante un año, utilizando solo luz ambiental y agua. Su tecnología innovadora tiene el potencial de ser un enfoque confiable y renovable para impulsar pequeños electrodomésticos.

Crédito de la imagen: Paolo Bombelli

La plataforma tecnológica, que tiene aproximadamente el tamaño de una batería AA, está compuesta por una variedad de algas no tóxicas conocidas como Synechocystis que recolectan energía del sol de forma natural a través de la fotosíntesis. La pequeña corriente eléctrica que se produce reacciona con un electrodo de aluminio y se utiliza para impulsar un microprocesador.

La plataforma está hecha de materiales comunes, de bajo costo y en su mayoría reciclables. Esto significa que se puede repetir cientos de miles de veces sin dificultad para repostar grandes cantidades de pequeños equipos como parte del Internet de las Cosas. Los científicos dicen que es probable que sea más útil en lugares remotos o situaciones fuera de la red, donde pequeñas cantidades de energía pueden ser muy beneficiosas.

El creciente Internet de las cosas necesita una cantidad cada vez mayor de energía, y creemos que esto debería provenir de sistemas que puedan generar energía, en lugar de simplemente almacenarla como baterías. Nuestro aparato fotosintético no funciona como una batería porque utiliza constantemente la luz como fuente de energía.

Profesor Christopher Howe, coautor principal del estudio, Departamento de Bioquímica, Universidad de Cambridge

El dispositivo se utilizó para impulsar el Arm Cortex M0+ en el experimento, que es un microprocesador ampliamente utilizado en equipos IoT. Se operó en un ambiente doméstico y semiexterior expuesto a luz natural y variaciones de temperatura relacionadas, y después de 6 meses de producción de energía sin parar, los resultados se presentaron para su publicación.

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El estudio fue publicado recientemente 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 persistió.

Dr. Paolo Bombelli, primer autor del estudio, Departamento de Bioquímica, Universidad de Cambridge

Las algas no deben alimentarse, ya que forman su propio alimento durante la fotosíntesis. Además, aunque el proceso de fotosíntesis requiere luz, el dispositivo puede seguir generando energía en momentos de oscuridad. Los científicos creen que esto se debe a que las algas procesan algunos de sus alimentos cuando no hay luz, y esto continúa produciendo una corriente eléctrica.

El Internet de las cosas es una red enorme y en expansión de dispositivos electrónicos, cada uno de los cuales utiliza una pequeña cantidad de energía, que recopila y comparte datos instantáneos 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. Para 2035, se espera que este número aumente a un billón de dispositivos, lo que requerirá una gran cantidad de fuentes de energía portátiles.

Los científicos dicen que manejar trillones de dispositivos IoT con baterías de iones de litio no sería factible: requeriría tres veces más litio que el que se genera en todo el mundo anualmente. Además, los dispositivos fotovoltaicos convencionales se fabrican con materiales inseguros que tienen efectos ambientales adversos.

El estudio fue una asociación entre la Universidad de Cambridge y una empresa líder en ingeniería de microprocesadores, Arm. Arm Research creó el chip de prueba ultraeficiente Arm Cortex M0+, construyó la placa y recopiló la interfaz de recopilación de datos en la nube que se muestra en los experimentos.

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El Centro Nacional de Innovación de Biopelículas financió el estudio.

Bombili, b. y otros. (2022) Operando un microprocesador por fotosíntesis. Ciencias Energéticas y Ambientales. doi.org/10.17863/CAM.83468.

fuente: https://www.cam.ac.uk