Un equipo internacional de científicos ha logrado lo que parecía imposible: crear un material que, al mismo tiempo, genera electricidad, aísla del calor y ayuda a prevenir incendios. ¿Su ingrediente estrella? Las algas marinas.
El avance, en el que participa el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), combina un biopolímero extraído de algas con un material conductor de última generación llamado MXene. El resultado es una espuma ligera, resistente y multifuncional que podría revolucionar la forma en que construimos y protegemos nuestros edificios.
Bernd Wicklein, primer autor del trabajo, lo explica: “El alginato tiene muchos grupos hidroxilos (OH) en su superficie que suelen retirar carga electrostática. Entonces, el alginato se carga electrostáticamente cuando entra en contacto con otro material, por ejemplo, la celulosa (papel) u otros polímeros (plásticos). Esta carga electrostática se puede convertir en corriente eléctrica mediante un proceso físico llamado inducción electrostática”.
Calefacción y refrigeración de viviendas
La calefacción y refrigeración de viviendas representa una cuarta parte del consumo energético mundial. A esto se suma el impacto ambiental de los materiales aislantes tradicionales, muchos de los cuales son inflamables y requieren aditivos tóxicos. Al respecto, Wicklein afirma que “este material no solo reduce el consumo energético para el acondicionamiento de los edificios, sino también puede contribuir a reducir el consumo eléctrico ya que pueden generar ellos electricidad. Hay que decir que la potencia de estos nanogeneradores es baja comparada con las placas solares, que están optimizadas tras décadas de I+D”.
Esta nueva espuma no solo es biodegradable, sino que también puede generar electricidad y detectar el inicio de un incendio cuando está conectada a un sistema eléctrico.
La espuma de alginato es conductor eléctrico gracias a la adición de pequeñas cantidades (1-5 %) de MXenes (Ti3C2Tx). “Son las pequeñas fluctuaciones de la resistencia eléctrica que experimenta la espuma cuando una llama la impacta, que activan una alarma en un circuito eléctrico acoplado a la espuma por cables”, aclara Wicklein. Según el investigador, “usamos un micro-controlador en el circuito eléctrico que detecta estas fluctuaciones y cuando pasan un umbral predefinido salta la alarma”.
Por tanto, este material se puede integrar en sistemas de alarma o automatización del hogar. “Queremos convertir los materiales aislantes térmicos en elementos de seguridad y de producción de energía eléctrica para abastecer el consumo doméstico. Pero, para ello, tenemos primero que lograr producir estas espumas en mayor escala sin comprometer sus excelentes propiedades”, asegura.
Hacia una transición energética
Además de su potencial en la arquitectura sostenible, esta espuma multifuncional podría desempeñar un papel clave en la transición energética, al reducir el consumo de energía en climatización y generar electricidad de forma pasiva.
Pero sus aplicaciones no terminan ahí. Gracias a su ligereza, resistencia térmica y capacidad de generar energía, este material podría ser útil en entornos extremos como el espacio, donde los satélites y naves espaciales requieren aislamiento frente al frío extremo y fuentes de energía compactas y eficientes.
También se vislumbra un futuro prometedor en el sector textil funcional, especialmente en ropa deportiva y outdoor, donde se valoran materiales ligeros, térmicamente aislantes y con capacidad de generar o almacenar energía para alimentar sensores o dispositivos portátiles.