La energía renovable y cómo utilizar nuestro cuerpo para generarla

Si cierras los ojos en un lugar tranquilo comenzarás a sentir la cadencia de tu respiración, los latidos de tu corazón, el pulso en tus muñecas. Todos esos fenómenos son testigo de que estás vivo, pero son también un ejemplo de energía desaprovechada. En un mundo perfecto, el cuerpo humano podría convertirse en una fuente de energía renovable. En ella, la respiración, el latido del corazón, nuestros movimientos y hasta el flujo de la sangre por las arterias se podrían aprovechar por diminutas centrales eléctricas.

Desde hace años, científicos de todo el mundo ya trabajan en la construcción de esas centrales. Para ello, usan materiales especiales que, en ocasiones, se reducen a dimensiones nanométricas. El objetivo, dicen, es crear una nueva generación de dispositivos que puedan usar la energía del cuerpo. Entre sus aplicaciones, estas podrían alimentar marcapasos o sistemas de alerta para diabéticos. También muchos otros dispositivos que medirían las constantes vitales en tiempo real sin usar más electricidad que la que pueda generar nuestro organismo. Algunos investigadores construyen sistemas que incluso pueden cosechar la energía de nuestro movimiento para cargar un GPS o un teléfono móvil.

Nanotecnología para aprovechar la energía de nuestro cuerpo

“La energía disponible en nuestro cuerpo por procesos fisiológicos es mil veces superior a la que se necesita para alimentar algunos pequeños aparatos electrónicos”, explica Xudong Wang, un profesor de la Universidad de Wisconsin en Madison experto en materiales piezoeléctricos, como se denomina a ciertos materiales sólidos como cristales o cerámicas que generan electricidad cuando se deforman. Wang diseñó una especie de molino de viento en miniatura que consistía en una fina tira de un material piezoeléctrico que al vibrar por el paso del aire, como el que produce la respiración, generaba pequeñas corrientes. “Este y otros dispositivos similares son capaces de generar decenas de microvatios, suficiente para mover dispositivos electrónicos pequeños como sensores o implantes para medir la glucosa en la sangre, la presión arterial o monitorizar el corazón”, añade Wang.

En los últimos años, este nanoingeniero de materiales y su equipo han desarrollado un vendaje que aplica pulsos eléctricos para acelerar la cicatrización de una herida, y que se alimenta con la energía que produce la caja torácica al expandirse y contraerse durante la respiración. O un parche que, recogiendo también la energía del movimiento, favorece el crecimiento del cabello mediante pequeñas corrientes. Wang está aplicando esta estimulación eléctrica de la actividad celular con fines regenerativos a la creación de implantes que puedan actuar dentro del cuerpo, por ejemplo soldando huesos fracturados, y después se reabsorban sin dejar rastro. Es una tecnología, dice, que “es factible hoy por hoy”.

Transformar los latidos del corazón en electricidad

Hasta ahora se han desarrollado aparatos capaces de generar electricidad gracias al movimiento de extremidades, algo bastante obvio, pero también a partir de fenómenos bioquímicos como la oxidación de la glucosa o el potencial eléctrico generado en el oído interno cuando entran sonidos. El más difícil todavía lo logró el equipo de Rolf Vogel, profesor de ingeniería cardiovascular de la Universidad de Berna: una turbina vascular, un sistema que extrae energía del flujo sanguíneo que corre por una arteria para generar electricidad capaz de alimentar un marcapasos.

En los marcapasos actuales hay que reemplazar la batería cada ocho o diez años, lo que requiere una intervención quirúrgica. Por ello, varios investigadores trabajan en sistemas capaces de aprovechar la energía corporal para alimentar estos dispositivos de modo que no necesiten mantenimiento. Las turbinas sanguíneas ensayadas por Vogel y otros grupos son una opción, pero también es posible convertir el propio latido del corazón en electricidad.

En la Universidad de Illinois, el físico-químico de materiales John Rogers creó un chip fabricado con capas nanométricas de circonato titanato de plomo, un material piezoeléctrico que genera electricidad con cada latido del corazón y lo envía a una pequeña batería donde se almacena. Todo va montado en una capa de silicona que se implanta directamente en el corazón. Aunque existen otras tecnologías similares, el equipo de Rogers fue el primero en probarlo en animales grandes como vacas, cerdos y ovejas, demostrando que generaba la energía necesaria y no causaba problemas de rechazo. En Berna, Vogel ensaya un dispositivo con la misma finalidad que recoge el movimiento del corazón para transformarlo en electricidad por inducción electromagnética, como hacen las pastillas de una guitarra eléctrica con la vibración de las cuerdas.

Cuerpo humano y energía

El paso decisivo para este tipo de tecnologías será aplicarlas a los humanos. Los implantes como los mencionados deben superar los ensayos clínicos en pacientes, que pueden alargarse durante años y en los que muchas innovaciones de este tipo acaban fracasando. Otras veces simplemente es demasiado caro llevarlos a cabo. Para poder emprender estos ensayos con ciertas garantías, los investigadores desarrollan también sistemas que permitan testar los implantes en fases preclínicas y de forma totalmente controlada, como una plataforma robótica que simula los movimientos del corazón. 

Por todo ello, es difícil vaticinar cuáles de estos dispositivos acabarán llegando al ámbito comercial y cuáles serán sus aplicaciones concretas. Posiblemente puedan llegar a popularizarse en la electrónica de consumo más que en la médica, ya que en este caso no se requieren ensayos clínicos. Las tecnologías wearable, los aparatos de uso externo para la monitorización de parámetros de salud, se presentan como firmes candidatas a aprovechar estas nuevas formas de energía.

Por el momento, los sistemas capaces de cosechar la energía corporal para la alimentación de dispositivos externos ya llevan años aplicándose de forma experimental. En Londres, el aeropuerto de Heathrow o la calle comercial Oxford Street han servido para probar pavimentos que generan electricidad a partir de las pisadas de los transeúntes. Un desarrollo de este tipo creado por Xudong Wang se instaló en un lugar de elevado tránsito de la Universidad de Wisconsin. En la Universidad China de Hong Kong, el equipo dirigido por el ingeniero Wei-Hsin Liao ha creado un aparato que captura energía del movimiento de la rodilla al caminar para generar electricidad con la que cargar un GPS u otros wearables. No solo la energía mecánica, también el calor corporal se contempla como un recurso para producir electricidad con la que alimentar las tecnologías wearable o los dispositivos conectados a la llamada Internet de las Cosas.

“Es muy difícil de predecir pero en 20 años creo que la barrera entre electrónica de consumo y médica va a desaparecer”, opina Ernest Mendoza, del grupo de nanomateriales de la Universidad Politécnica de Cataluña. El experto cree que el gran impedimento de este tipo de aparatos es que, por ahora, son demasiado caros. Esto cambiará en cuanto una empresa grande de electrónica de consumo apueste por este campo.

Habrá dispositivos alimentados por la energía de nuestro cuerpo que medirán el pulso, el ritmo cardiaco o información relativa a una dolencia concreta como la diabetes. “Tendremos información en tiempo real de nuestro estado de salud gracias a este tipo de dispositivos y ya no irás al médico cuando te sientas mal, sino cuando te lo diga el aparato”, concluye Mendoza. Algunos expertos pronostican un futuro en el que llegaremos a establecer un circuito cerrado bioelectrónico entre nuestro cuerpo, los sistemas de captura de energía y nuestros dispositivos electrónicos e implantes médicos; una simbiosis entre cuerpo y electrónica que nos convertirá en verdaderas centrales de energía renovable.