El suelo de madera que crea electricidad cuando lo pisas: Adiós, factura de la Luz

Esta semana ha entrado en vigor la nueva factura de la luz. Y desde luego que ha sacudido el país entero: Desde cambios de hábito y provocar discusiones vecinales por gente que pone la lavadora de madrugada -para ahorrar dinero en plena catástrofe Covid-, a protestas por igual ante la que debe ser la medida menos popular de las últimas medidas menos populares en el país desde que arrancó el circo político este de tres pistas que vivimos.

Pero, ¿y si pudiéramos crear energía eléctrica que no requiriese la instalación de paneles solares? ¿Un tipo de energía renovable sólo con nuestros pasos? No, no es una locura, es aprovechar lo que hacemos a diario.

Madera piezoeléctrica

¿Qué sueles hacer siempre cada día? Andar por casa. Incluso aunque te pases el día fuera, siempre andas al llegar: Que si al baño, a la cena, al salón, etc. Y si haces ejercicio casero, más aun. Imagina que todos esos pasos que das al cabo del día sin darte cuenta pueden ser usados para ir generando electricidad. Y si hablamos de una familia con niños y/o mascotas, esos son muchos más pasos, ergo más electricidad.

Un grupo de investigadores de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de los Materiales y de la ETH de Zúrich ha demostrado ser especialmente bueno a la hora de encontrar nuevos y exóticos casos de uso para la madera, un material en el que nunca pensarías para algo relacionado con generar electricidad a priori. Por ejemplo, ya han desarrollado una madera hidrofóbica y magnetizable que, además, ha demostrado ser muy resistente. Su último proyecto se centró en desarrollar un proceso para que un tipo específico de madera generara electricidad de forma ecológica.

A simple vista, producir electricidad a partir de la madera parece una locura. La madera es un pésimo conductor y no tiene nada que ver con la producción de electricidad, salvo su combustión en una central eléctrica. Sin embargo, el equipo encontró una forma ingeniosa de producir energía utilizando el llamado "efecto piezoeléctrico".

Sensores piezoeléctricos médicos

La piezoelectricidad es la carga eléctrica que se acumula en algunos materiales sólidos (como los cristales, varias cerámicas y materia biológica como la madera) en respuesta a la tensión mecánica aplicada. En otras palabras, se genera electricidad cuando el material se deforma. En la actualidad, el efecto piezoeléctrico se utiliza a menudo en sensores que miden los cambios de temperatura, aceleración de la presión, deformación o fuerza convirtiéndolos en una carga eléctrica.

Lamentablemente, estos sensores no pueden utilizarse en aplicaciones médicas, ya que se componen parcialmente de materiales venenosos como el titanato de circonato de plomo. Por eso, utilizar el efecto piezoeléctrico natural de la madera ofrece algunas ventajas potenciales en este campo. Gracias a las innovaciones en este campo, "podríamos crear sensores piezoeléctricos médicos en el futuro".

Producción de energía sostenible

Además del caso de uso potencial mencionado anteriormente, también se puede pensar en utilizar el efecto para la producción de energía sostenible. Sin embargo, no es tan fácil como parece, ya que hay que dotar a la madera de las características adecuadas antes de poder utilizarla. En su forma natural, la madera no es lo suficientemente flexible como para resistir la tensión mecánica necesaria para obtener todo el beneficio del efecto piezoeléctrico. Aquí es donde entra el equipo de investigación de la ETH y la EMPA, que utilizó un proceso químico denominado "deslignificación".

Madera elástica

Ingo Burgert, uno de los investigadores, explicó en un comunicado de prensa que las paredes celulares de la madera están compuestas por tres elementos básicos: lignina, celulosa y hemicelulosas. La lignina es una sustancia estabilizadora que conecta las células y evita que las rígidas fibrillas de celulosa se doblen. En esencia, es lo que hace posible que los árboles crezcan tanto.

Para convertir la madera de modo que pueda deformarse fácilmente, hay que eliminar la lignina, al menos en parte. Para ello, hay que introducir la madera en una mezcla de ácido acético y peróxido de hidrógeno. Este "baño" disolverá la lignina, dejando una estructura de capas de celulosa. Según Burgert, el equipo aprovecha la estructura jerárquica de la madera sin tener que disolverla primero y luego volver a conectar las fibras. El resultado final es una especie de esponja de madera blanca formada por finas láminas de celulosa superpuestas que pueden apretarse fácilmente y volver a expandirse en su forma original. En otras palabras: La madera se ha vuelto elástica.

Generar electricidad al caminar sobre un suelo de madera

Los investigadores utilizaron un cubo de prueba de aproximadamente media pulgada, compuesto por la mencionada "madera elástica" en una prueba en la que se comprimió unas 600 veces, tras lo cual rebotó a su forma original. Resultó que el material era muy resistente y podría ser lo suficientemente duradero para su uso en el mundo real. En cada compresión, los investigadores midieron una tensión de unos 0,63 V, suficiente para hacer funcionar un sensor. Los investigadores también probaron la idoneidad de un sensor de presión en la piel humana y demostraron que podría utilizarse en aplicaciones biomédicas.

Sin embargo, el equipo fue un poco más allá en experimentos adicionales en los que intentaron ampliar sus nanogeneradores de madera. Lograron demostrar que 30 de estos diminutos bloques de madera, cargados en paralelo con el peso corporal de un adulto, eran capaces de hacer funcionar una pantalla LCD. Por tanto, sería concebible desarrollar un suelo de madera capaz de convertir en electricidad la energía de las personas que caminan sobre él.

Reducir el componente químico y hacer el proceso más ecológico

El equipo también trató de encontrar un complemento para los productos químicos agresivos que utilizaban para convertir la madera y conseguir las características flexibles necesarias para beneficiarse del efecto piezoeléctrico.

Encontraron un candidato viable en un hongo llamado 'Ganoderma applanatum'. Javier Ribera, uno de los investigadores del Empa, explica que el hongo es especialmente suave a la hora de descomponer la hemicelulosa y la lignina de la madera. Además, el proceso puede controlarse fácilmente en un laboratorio.

Por supuesto, todavía hay que dar algunos pasos antes de que este ingenioso material pueda utilizarse eficazmente como sensor médico o para generar energía en un suelo de madera. Sin embargo, muestra un potencial increíble por sus propiedades sencillas, ecológicas y renovables. Según los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de los Materiales, ya se están manteniendo conversaciones con posibles socios comerciales para posibles aplicaciones industriales.