Desarrollan el primer fotocondensador integrado que funciona sin baterías gracias a biopolímeros de residuos de setas

Una nueva generación de dispositivos energéticamente autónomos está más cerca gracias a un avance revolucionario publicado en la revista Energy & Environmental Science. Un consorcio internacional, en el que participa el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA), centro Severo Ochoa del CSIC, ha desarrollado el primer fotocondensador totalmente integrado y de alta eficiencia capaz de alimentar directamente dispositivos del Internet de las Cosas (IoT) e inteligencia artificial, sin necesidad de baterías.

Une captación y almacenamiento en un solo sistema

A diferencia de las soluciones convencionales, este fotocondensador de tres terminales combina en un único dispositivo la captación de luz solar y el almacenamiento de energía. Está formado por tres elementos clave: una célula solar de alto rendimiento, un supercondensador molecularmente diseñado y una membrana sostenible desarrollada a partir de residuos de setas comerciales por el equipo del IATA-CSIC.

El sistema alcanza una tensión de hasta 0,92 voltios, lo que permite alimentar leds, relojes digitales o sensores, y logra una eficiencia de carga del 18% en condiciones de iluminación interior, triplicando el rendimiento de los módulos de silicio disponibles en el mercado.

“Este resultado nos acerca al desarrollo de dispositivos inteligentes verdaderamente sostenibles y autónomos”, sostiene Marina Freitag, investigadora de la Universidad de Newcastle y coordinadora del proyecto.

Residuos de setas como base de materiales funcionales

Uno de los componentes más innovadores del dispositivo es la membrana biodegradable, fabricada por el equipo BIOFUN del IATA-CSIC. Esta membrana, utilizada como separador del sistema de almacenamiento, está compuesta por films biobasados elaborados con residuos de setas mediante tecnologías fácilmente escalables.

“Los films biodegradables que hemos elaborado han sido fundamentales para el excelente rendimiento de este dispositivo”, afirma María José Fabra, investigadora del IATA-CSIC.

Tradicionalmente, los fotocondensadores utilizan polímeros sintéticos o materiales cerámicos. La alternativa desarrollada por el IATA supone una mejora significativa. “Estos films presentan claras ventajas frente a las membranas tradicionales en tres aspectos clave: sostenibilidad, adaptabilidad y un rendimiento superior. De hecho, el fotocondensador muestra una mejora significativa en su desempeño al emplear estas membranas biodegradables”, añade Fabra.

De la investigación alimentaria a la tecnología energética

Aunque la actividad del IATA se ha centrado históricamente en el ámbito alimentario, el enfoque multidisciplinar de sus investigaciones permite avanzar en aplicaciones más amplias. 

“Aunque nuestra investigación se centra principalmente en aplicaciones alimentarias, la colaboración con otras disciplinas y áreas del conocimiento nos permite avanzar hacia desarrollos innovadores con múltiples aplicaciones, como estos nuevos fotocondensadores", destaca Amparo López, también investigadora del centro y coautora del estudio.

Colaboración europea con alcance global

Este desarrollo ha sido posible gracias a una red de colaboración científica que integra a instituciones de cinco países:

• Universidad de Newcastle (Reino Unido) – Coordinación e innovación del dispositivo

• Universidad de Roma Tor Vergata y Universidad de Nápoles (Italia) – Tecnología de supercondensadores e integración teórica

• Universidad Técnica de Múnich (Alemania) – Desarrollo computacional

• Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) – Caracterización avanzada del sistema

• IATA-CSIC (España) – Producción de la membrana biodegradable y desarrollo de biopolímeros