Centrales eléctricas modernas, ... basadas en un invento de la naturaleza con 500 millones de años de antigüedad.

Los primeros conquistadores de las Américas - los españoles - crearon un mito acerca de El Dorado, país prodigiosamente rico que se encontraba en las selvas del continente meridional,donde las calles incluso estaban cubiertas con ladrillos de oro puro. En busca de este maravilloso país, se equipaban y partían una expedición tras otra desde España. 

Cuentan que, uno de estos destacamentos, logró penetrar en la cuenca alta del Amazonas. Los hombres navegaron durante varios meses río arriba antes de llegar al nacimiento del enorme río. Hasta que llegaron a un pequeño arroyo que ya no era navegable y hubieron de continuar la marcha a pie, por la selva.

Todo iba bien, hasta que se tropezaron con una serie de pequeños charcos en un terreno pantanoso que debían atravesar y los cargadores indios se negaron a entrar en el agua. No había forma de convencerlos y en sus ojos se reflejaba el horror. Los europeos no podían comprender lo que ocurría. Los charcos eran tan pequeños, que en éstos no podían ocultarse cocodrilos ni anacondas. Tampoco podía haber pirañas; la amenaza conocida de los ríos sudamericanos.

Entonces uno de los europeos avanzó, para dar ejemplo a los asustados cargadores. Avanzó sólo unos pasos y cayó al agua dando un grito inhumano; como si lo hubiesen tronchado de un enorme golpe. Dos compañeros que acudieron en su ayuda también se derrumbaron en el barro al cabo de unos segundos, derribados por ese mismo enemigo invisible.

Sólo después de pasar varias horas sus acompañantes se atrevieron a entrar en el agua con precaución y sacar a los desdichados. Los tres quedaron vivos, pero tenían los pies paralizados. Por la tarde el movimiento de los pies comenzó a recuperarse, pero sólo se curaron del todo al cabo de varios días. De Sicca, el capitán del destacamento, que era supersticioso como todos los demás conquistadores, decidió regresar.

Así es cómo los europeos se enteraron de que existía una central eléctrica, que se encontraba en el cuerpo de un pez bastante grande, de entre 1.5 y 2 metros de largo y hasta 22 kilogramos de peso <la anguila eléctrica de agua dulce>.

Electrophorus electricus

Los electrocitos son un tipo de célula usada por la ‘Electrophorus electricus’ (anguila eléctrica) y otros peces eléctricos, para llevar a cabo la electrogénesis y electrorrecepción. Son células en forma de discos que están dispuestas en una secuencia de manera similar a una batería eléctrica. Los peces eléctricos pueden tener miles de esas células capaces de producir, cada una de ellas una tensión de 0,15 V. 

Las células funcionan por bombeo positivo de iones sodio y potasio a través de su membrana hacia el exterior mediante transporte de proteínas potenciado por ATP (adenosín trifosfato). 

Para hacer que se descarguen los electrocitos en el momento deseado, la anguila eléctrica usa su núcleo disparador, un núcleo de neuronas. 

Cuando la anguila encierra a su presa, las neuronas disparan y la acetilcolina, subsecuentemente emitida de las neurona electromotor a los electrocitos, resulta en una descarga del órgano eléctrico.

Según explican dos investigadores en la revista especializada Nature, las membranas celulares de órganos eléctricos de la anguila contienen, a escala nanométrica, numerosos conductores con forma de canales receptores de iones y canales bombeadores de iones. 

Todos estos canales trabajan juntos para formar gradientes de concentración iónica a través de toda la membrana, y provocar así la liberación de un potencial de acción (o impulso eléctrico).  

Gracias a estos canales, las células eléctricas o electrocitos de estas anguilas tienen un ciclo más lento que el de las células nerviosas, pero liberan mucho más energía que ellas, y en periodos más largos.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale, ha creado un plano de construcción que permitiría, en teoría, fabricar células artificiales del tipo de los electrocitos, pero más eficaces aún que las células naturales a las que imitan, y aseguran que algún día podrían utilizarse para proporcionar energía a los implantes médicos.

Estos científicos empezaron con la pregunta de: si una versión artificial del electrocito podría diseñarse como una posible fuente de energía, ya que la anguila eléctrica es muy eficaz en la generación de electricidad. y puede generar más carga que muchos dispositivos eléctricos de elaborado diseño.

Algún tiempo atrás, Jian Xu confeccionó el primer plano que muestra cómo los diferentes canales iónicos del electrocito operan en conjunto para producir la electricidad del pez.

LaVan y Xu, científicos del Instituto Nacional de estándares y Tecnología de EEUU, diseñaron una célula artificial que pudiera reproducir la generación de energía del electrocito. Nadie lo había hecho antes.

“Quisimos ver si la naturaleza ya había optimizado la potencia de salida y la eficiencia de conversión de energía de esta célula”, explica Xu, “y encontramos que una célula artificial, realmente puede superar los resultados de las células naturales, lo cual resulta muy sorprendente”.

La célula artificial que diseñaron LaVan y Xu es capaz de producir un 28% más de electricidad que el propio electrocito de la anguila, y además su eficiencia convirtiendo energía química de la célula en electricidad es un 31% mayor.

Aunque las anguilas usan miles de electrocitos para producir cargas de hasta 600 voltios, LaVan y Xu demuestran que sería posible crear bio-baterías más pequeñas utilizando tan sólo varias docenas de células artificiales. Las diminutas bio-baterías sólo necesitarían alrededor de medio centímetro de espesor para producir los pequeños voltajes necesarios para dispositivos eléctricos diminutos como los implantes retinales u otros implantes médicos, y proporcionarían una gran ventaja sobre los dispositivos alimentados por baterías convencionales. Si las bio-baterías se rompen, no hay ninguna toxina liberada en el organismo del paciente. Serían esencialmente como cualquier otra célula del cuerpo humano.

Aunque los ingenieros cuentan ya con un diseño preliminar, todavía pasará algún tiempo antes de que se construyan las células artificiales, ya que primero se deben resolver varios retos tecnológicos.

*** BIO BATERÍAS DISEÑADAS POR SONY.