Un grupo de investigadores de la Universidad Técnica de Hamburgo (TUHH) y del Centro Alemán de Sincrotrón Electrónico (DESY) ha desarrollado una tecnología que transforma la energía mecánica en electricidad usando solo dos ingredientes esenciales: agua y silicio. Esta combinación, tan común en la naturaleza, podría convertirse en la base de sistemas energéticos autónomos, especialmente en lugares donde el movimiento y la presión son constantes, como los amortiguadores de vehículos o sistemas de monitoreo en movimiento.
La clave está en los nanoporos: minúsculos canales dentro de partículas de silicio que permiten controlar el flujo de agua a escalas nanométricas. Al comprimir y liberar el agua en estos espacios, se genera una carga eléctrica por fricción, fenómeno conocido como efecto triboeléctrico. Este principio es el mismo que sentimos cuando nos frotamos los pies contra una alfombra y tocamos una manija metálica, generando una pequeña descarga eléctrica. La diferencia es que, en lugar de una chispa momentánea, el sistema logra una generación constante y controlada.
El sistema IE-TENG: simplicidad con gran eficiencia
La tecnología lleva por nombre Intrusion-Extrusion Triboelectric Nanogenerator (IE-TENG) y se basa en un ciclo repetido: el agua es forzada dentro de los nanoporos del silicio mediante presión, luego se libera, y este proceso se repite continuamente. Durante esta secuencia, los electrones se redistribuyen entre las superficies del agua y del silicio, generando electricidad. Todo sucede a escalas diminutas, pero con un potencial energético sorprendente.
Uno de los aspectos más llamativos de este avance es que no depende de materiales exóticos ni tóxicos, como suele ocurrir con muchas tecnologías emergentes. Solo utiliza silicio, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y ampliamente utilizado en la industria de los semiconductores, y agua, el líquido más común en el planeta. Esto lo convierte en un desarrollo no solo prometedor desde el punto de vista técnico, sino también sostenible y viable para producir a gran escala.
Un récord de eficiencia para nanogeneradores
En las pruebas realizadas, el prototipo alcanzó una eficiencia del 9 % en la conversión de energía mecánica a eléctrica, una cifra muy destacada en el campo de los nanogeneradores sólidos-líquidos. Este rendimiento sitúa a la tecnología IE-TENG entre las más eficientes jamás reportadas dentro de esta categoría.
Esta eficiencia no es fruto del azar. Según Manuel Brinker, investigador de TUHH, se logró gracias al diseño preciso de estructuras de silicio hidrofóbicas, conductoras y nanoporosas. Estos tres atributos permiten controlar con exactitud cómo el agua entra y sale de los poros, asegurando así que el proceso de generación eléctrica sea estable, reproducible y escalable.
Aplicaciones: sensores autónomos y ropa inteligente
Aunque aún se trata de un prototipo de laboratorio, las aplicaciones futuras de esta tecnología podrían ser numerosas. Una de las más evidentes es su integración en sistemas de sensores autónomos, especialmente en lugares de difícil acceso o donde el mantenimiento es complicado. Por ejemplo, podrían emplearse en dispositivos de detección de humedad, en tejidos inteligentes para monitoreo deportivo o de salud, o incluso en la robótica háptica, donde el movimiento o el contacto físico generan señales eléctricas directamente.
Imaginemos un guante inteligente que no necesita baterías porque cada movimiento de la mano genera su propia energía. O un sensor ambiental instalado en una tubería subterránea que se alimenta únicamente de la presión del agua que pasa por dentro. La autosuficiencia energética de estos dispositivos marcaría un gran avance en la forma en que concebimos los sistemas electrónicos del futuro.
Un nuevo paradigma en materiales impulsados por agua
Este trabajo forma parte del clúster de excelencia BlueMat: Water-Driven Materials, una iniciativa científica que busca explorar cómo materiales comunes pueden adquirir nuevas funcionalidades al interactuar con el agua. Como señala Patrick Huber, portavoz del proyecto, el hecho de que incluso agua pura, confinada a nivel nanométrico, pueda generar electricidad abre puertas insospechadas a nuevas formas de captación de energía.
Luis Bartolomé, colaborador desde el centro CIC EnergiGUNE en España y DESY, destaca que esta investigación demuestra cómo lo familiar —agua y silicio— puede convertirse en una combinación poderosa, sin necesidad de acudir a soluciones complicadas o difíciles de escalar.
El artículo completo fue publicado en la revista Nano Energy, una de las más relevantes en el ámbito de las energías emergentes.