Una batería biodegradable inspirada en la naturaleza para dar energía a la agricultura de precisión

No hay sector que no sea susceptible de incorporar los avances tecnológicos a sus procesos. El de la agricultura hace tiempo que lo viene haciendo. De hecho, si echamos la vista atrás, históricamente es una de las actividades que ha evolucionado al compás que marcaba el desarrollo de la humanidad en la búsqueda de nuevas formas de alimentarse.

El aumento de la población –Naciones Unidas estima que ya se acerca a los 8.000 millones de personas– y la escasez de recursos naturales son los de los factores que guían actualmente estos desarrollos.

Su objetivo: encontrar las respuestas más eficientes para la producción de alimentos y minimizar el uso de agroquímicos con herramientas como el big data, la robótica o la sensórica.

IoT sin degradar al campo

La aplicación de estas tecnologías al cultivo del campo es lo que se conoce como agricultura de precisión. Su implantación requiere de dispositivos electrónicos conectados con su correspondiente batería (IoT, internet de las cosas por sus siglas en inglés).

Este componente que ha ido evolucionando en las últimas décadas, reduciendo su tamaño y permitiendo que, a su vez, también lo hagan esos dispositivos que empiezan a proliferar en el sector ‘agro’.

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Gracias a ellos, es posible automatizar gran parte de los procesos y mejorar la toma de decisiones en pos de una agricultura más sostenible. Sin embargo, los materiales que se emplean para la fabricación de esas baterías no lo son tanto, convirtiéndose en un residuo con materiales tóxicos difíciles de gestionar.

Con el fin de desarrollar un nuevo concepto de batería basado en los principios del ecodiseño y la economía circular, en 2021 se puso en marcha el proyecto Bideko (Biodegradable and compostable batteries for precision agriculture and decentralized energy systems). El resultado es una batería con forma de flor capaz de imitar el ciclo de vida de una planta y generar energía.

Inspirada en la naturaleza

Inspirada en la naturaleza, y bautizada como FlowER Battery (abreviatura del inglés evaporation flow redox battery), tiene raíz, tallo y hojas. Funciona siguiendo el principio de transpiración de una planta y “mueve los reactivos por su estructura microfluída hasta expulsarlos por evaporación”. 

“La energía se produce gracias a la reacción electroquímica que generan las especies redox en un par de electrodos de carbono porosos”, explican desde el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Evolución del concepto de batería FlowER desde la inspiración, que se encuentra en el transporte de líquidos en las plantas, hasta un prototipo operativo. FUENTE: Energy & Environmental Science.

Los investigadores aseguran que esa energía es suficiente para alimentar los sensores inalámbricos que se instalan en los campos de cultivo y que recogen información acerca de la humedad del suelo, la luz o la temperatura. 

“Durante su desarrollo se ha priorizado la sostenibilidad, para crear una tecnología disruptiva dentro de los límites ecológicos del planeta y capaz de dar solución a las necesidades energéticas de los dispositivos electrónicos”, indica Marina Navarro, del IMB-CNM. 

Y también biodegradable

Junto a una estética que se integra con el entorno, en el proyecto han puesto especial atención al uso de materiales empleados en el diseño. Las baterías que actualmente se usan para alimentar los dispositivos aplicados a la agricultura de precisión utilizan elementos tóxicos. Cuando acaba su vida útil, deben ser retiradas para su correcto reciclaje y evitar un grave impacto en el medioambiente.  

FlowER Battery está basada en papel y materiales no tóxicos, siendo inocua para la naturaleza. “Además, junto con el grupo de investigación en compostaje (GICOM) de la Universidad Autónoma de Barcelona hemos evaluado su biodegradabilidad y no toxicidad siguiendo los estándares internacionales”, subraya Navarro.

“Esta batería representa un nuevo hito en nuestra línea de investigación, la cual propone un nuevo paradigma de baterías que siguen el ciclo de vida de los dispositivos que alimentan”, explica Juan Pablo Esquivel, actualmente investigador del Basque Center for Materials (BCMaterials - Centro Vasco de Materiales, Aplicaciones y Nanoestructuras) y en el IMB-CNM-CSIC al inicio del proyecto.

“En este caso, la hemos adaptado a un fin de vida biodegradable o compostable, muy adecuado para entornos agrícolas o forestales”. 

Junto al CSIC, el BCMaterials y el GICOM de la Universidad Autónoma de Barcelona, el proyecto Bideko también cuenta con la participación de los centros de investigación Instituto de Ciencia y Tecnología Ambiental (ICTA-UAB), el Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF) y el centro tecnológico GAIKER; además de con la multinacional ArcelorMittal y la empresa Fuelium.