Las algas son mucho más importantes de lo que parecen, más allá de fastidiar algún que otro chapuzón en la playa. Sus más de 30.000 especies, desde las microscópicas hasta las que conforman grandes bosques submarinos, como la posidonia en España, están distribuidas a lo largo y ancho del planeta y son las responsables de cerca del 50% de la fotosíntesis global. Pueden ser un superalimento clave para el futuro de nuestra especie y la fuente de numerosos tratamientos médicos, pero también tienen el potencial de competir con las placas solares, como demuestran los paneles de microalgas para generar energía y capturar CO2.

La investigación en torno a estos singulares organismos sigue avanzando y la última demostración llega desde la Universidad de Concordia, en Quebec (Canadá), donde los investigadores del Optical-Bio Microsystems Lab han conseguido generar energía, tanto de día como de noche, suspendiendo algas en una solución especializada y alojándolas en pequeñas celdas. ¿Cómo lo hacen? Gracias a la fotosíntesis, durante la que generan electrones que se pueden aprovechar para alimentar dispositivos de bajo consumo.

En un artículo publicado en la revista Energies, los responsables de esta investigación describen cómo han conseguido configurar estas células (llamadas µPSCs) para producir la energía necesaria para que funcionen varios sensores del Internet de las Cosas (IoT), que ya están presentes en numerosos sectores industriales y de nuestra vida cotidiana. "La integración de los µPSC en el ámbito de las fuentes de energía sostenibles representa un importante paso adelante que puede repercutir en diversos sectores dependientes de soluciones de bajo consumo", sostienen los investigadores en el texto.

Fotosíntesis al poder

La fotosíntesis es el proceso mediante el que los organismos vegetales transforman la energía de la luz del sol en energía química para alimentarse, complementando otros nutrientes obtenidos tanto del aire como de la tierra y el agua. En el caso de la flora marina, aunque el proceso es casi idéntico, se ha adaptado a sus condiciones extremas, ya que al estar bajo el agua la disponibilidad de la luz en algunos casos es muy reducida.

Por eso, los científicos han puesto sus esperanzas en las algas, ya que su fotosíntesis se ha vuelto extremadamente eficaz a la hora de captar energía lumínica casi inexistente, mediante la concentración intracelular activa de CO2. "La idea de la microcélula de energía fotosintética es extraer electrones producidos a través del proceso de fotosíntesis", asegura Kirankumar Kuruvinashetti, uno de los investigadores, en un comunicado de prensa.

Varias microcélulas fotosintéticas conectadas en paralelo Universidad de Concordia Omicrono

Para fabricar estas microcélulas fotosintéticas, el equipo de la Universidad de Concordia ha desarrollado una cámara anódica y otra catódica (de 2 x 2 cm y un grosor de 4 mm), separadas por una membrana de intercambio de protones en forma de panal. A ambos lados de la membrana, los investigadores utilizaron microelectrodos para recoger las cargas liberadas por las algas durante la fotosíntesis.

Para que puedan realizar ese proceso, las microalgas se suspendieron en una solución de 2 mililitros en la cámara del ánodo. Por su parte, el ferricianuro potásico, capaz de 'capturar' los electrones, se introdujo en la cámara del cátodo. Cuando las algas microscópicas empiezan a llevar a cabo la fotosíntesis y liberan electrones, los electrodos de la membrana son los encargados de recogerlos, creando una pequeña corriente de energía.

En el proceso también intervienen los protones, que al pasar por la membrana provocan el fenómeno de oxidación y reducen el ferrocianuro potásico. Pero lo más importante es que, dadas las propiedades únicas de las algas, también son capaces de generar energía de noche o cuando no reciben luz solar directa, aunque con menor intensidad. 

Emisiones negativas

Las ventajas no acaban aquí, ya que "más que una tecnología de emisiones cero, es una tecnología de emisiones de carbono negativas: absorbe dióxido de carbono de la atmósfera y te da corriente. Y su único subproducto es el agua", explica el coautor del trabajo, Dhilippan Panneerselvam.

Las algas pueden realizar la fotosíntesis para generar energía Uros Miloradovic / Unsplash Omicrono

El sistema se puede aplicar a varias células en paralelo para producir un mayor voltaje, pero de momento no puede competir con la potencia que pueden generar las placas de silicio actuales, y, menos aún, con las de perovskita, las más prometedoras ahora mismo en la investigación fotovoltaica. De hecho, el voltaje terminal máximo posible de una microcélula fotosintética es de sólo 1,0 V, pero según Muthukumaran Packirisamy, líder del laboratorio donde se han realizado los experimentos, el potencial de esta tecnología es enorme, también por las ventajas de fabricación que ofrece.

"Nuestro sistema no utiliza ninguno de los gases peligrosos ni las microfibras necesarias para la tecnología de fabricación de silicio de la que dependen las células fotovoltaicas", afirma. "Además, eliminar los chips de silicio de los ordenadores no es fácil. Utilizamos polímeros biocompatibles, por lo que todo el sistema es fácilmente descomponible y muy barato de fabricar".

Uno de los diagramas del estudio sobre biopaneles solares con algas Amrita Vishwa Vidyapeetham Omicrono

Esta investigación se suma a otros avances recientes, como el del equipo de científicos indios de la Universidad Amrita Vishwa Vidyapeetham, que ha presentado unas innovadoras células solares a partir de algas vivas. Este novedoso dispositivo biofotovoltaico funciona gracias a la macroalga Pithophora roettleri, que suele crecer en estanques y otras masas de agua dulce.

Combinándola con varias capas de otros materiales, los investigadores han conseguido generar hasta 0,5 V de electricidad por cada célula, según revelaron en un estudio publicado en la revista Advanced Materials and Devices. Si consiguen mejorar la eficiencia y los problemas de escalabilidad de estos paneles, los investigadores están convencidos de que "esta tecnología fotovoltaica ecológica será la futura solución más sostenible para la generación de energía solar".