El innovador dispositivo utiliza bacterias y materiales biocompatibles para producir energía a partir de desechos líquidos, con potencial para alimentar sensores en sistemas de saneamiento.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Binghamton ha desarrollado una biobatería inspirada en el funcionamiento del intestino humano que puede generar electricidad utilizando aguas residuales como fuente de energía.

La tecnología busca resolver uno de los principales desafíos de las infraestructuras de saneamiento: alimentar sensores y sistemas de monitoreo instalados en conductos subterráneos donde el acceso a la red eléctrica resulta complejo y costoso.

Una solución basada en la naturaleza.

El diseño de la biobatería toma como referencia las vellosidades intestinales, pequeñas estructuras del sistema digestivo que aumentan la capacidad de absorción de nutrientes.

Los científicos reprodujeron este concepto mediante micropilares de hidrogel conductor, un material flexible y rico en agua que permite alojar microorganismos capaces de generar corriente eléctrica.

Gracias a esta estructura tridimensional, el sistema ofrece una superficie mucho mayor para el crecimiento bacteriano que los diseños tradicionales, mejorando significativamente su rendimiento energético.

Según los investigadores, la nueva arquitectura alcanza una densidad de potencia hasta ocho veces superior a la de modelos planos utilizados anteriormente.

Bacterias que producen electricidad.

El funcionamiento del dispositivo depende de bacterias del tipo Bacillus subtilis. Estos microorganismos permanecen inactivos hasta entrar en contacto con nutrientes presentes en los líquidos residuales.

Una vez activadas, las bacterias inician procesos biológicos que generan electrones. La biobatería captura esa energía y la transforma en electricidad utilizable para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.

Durante las pruebas de laboratorio, el prototipo logró mantener un voltaje estable de 0,75 voltios durante 14 horas consecutivas, suficiente para operar sensores de monitoreo ambiental.

Diseñada para tuberías y sistemas de saneamiento.

Una de las principales ventajas del proyecto es la flexibilidad del hidrogel conductor. El material puede adaptarse fácilmente a la forma de las tuberías, permitiendo integrar la biobatería directamente en redes de aguas residuales.

De esta manera, los propios residuos orgánicos actúan como combustible para las bacterias, eliminando la necesidad de baterías químicas convencionales o conexiones eléctricas externas.

Los investigadores destacan que el sistema activa la producción de energía de forma automática cuando detecta nutrientes en el entorno y que su diseño soporta el flujo constante de líquidos dentro de los conductos.

El próximo reto: llevar la tecnología a gran escala.

Aunque los resultados iniciales son prometedores, los ensayos se realizaron en condiciones controladas de laboratorio utilizando fluidos sintéticos. El siguiente paso será comprobar su funcionamiento en entornos reales, donde existen sedimentos, sustancias corrosivas y variaciones constantes en la composición del agua.

El equipo también trabaja en el desarrollo de métodos de fabricación más eficientes que permitan producir estas biobaterías a gran escala y reducir sus costos.

Además, planean incorporar una capa protectora inspirada en el moco intestinal humano para mejorar la supervivencia de las bacterias y prolongar la vida útil del sistema.

Una apuesta por infraestructuras más inteligentes.

Los investigadores consideran que esta tecnología podría convertirse en una herramienta clave para el monitoreo autónomo de redes de saneamiento, permitiendo alimentar sensores sin depender de fuentes de energía externas.

Si supera con éxito las pruebas futuras, la biobatería podría abrir la puerta a una nueva generación de dispositivos autosuficientes capaces de aprovechar los residuos como recurso energético.