Piezoeléctricos: Cosechando energía limpia caminando

Por: Gabriel Rojas George,  Investigador por México SECIHTI-CIMAV

Imagínate que mientras das un paseo por el parque, o caminas en el supermercado o sales a una cita con alguien especial, te das cuenta de que tu celular o reloj inteligente está a punto de apagarse por falta de batería. Eso arruinaría en parte el momento, ya que nuestro teléfono celular se ha vuelto una pieza indispensable en nuestras vidas. Bueno, eso te llevaría a pensar si podrás pedir transporte por aplicación o hacer una llamada de emergencia o mandar un mensaje de texto a tu amiga o amigo para ponerse de acuerdo en verse más tarde.

En fin, hoy en día realizamos un sinfín de actividades con nuestros teléfonos y relojes inteligentes, y quedarnos sin batería es un dolor de cabeza. La buena noticia es que hoy en día eso puede ser parte del pasado, ya que mientras das el paseo o caminas por el supermercado podrías estar generando, o como se dice en la ciencia, “cosechando” energía eléctrica. 

Te preguntarás, ¿Cómo es que mientras camino genero energía eléctrica? Si por lo general ocurre todo lo contrario, cuando camino quemo calorías y gasto energía. Para responder eso te cuento que existen materiales con un “poder secreto” que son capaces de generar energía eléctrica de manera limpia y gratuita.

Pero ¿cómo es posible eso? – Te cuento que hay algunos materiales cerámicos, si son materiales similares a los que usas para tomar una taza de café en las mañanas, llamados materiales piezoeléctricos, una palabra rara y larga que significa “electricidad por presión”. 

Entonces, ¿cómo funcionan estos materiales piezoeléctricos? —Te explico: cuando tú presionas estos materiales y los deformas por la presión aplicada, estos generan en ese momento energía eléctrica, la cual se puede almacenar en una batería. Veámoslo desde un punto de vista más simple. Imagina que tienes una esponja nueva para lavar trastes, que tiene agua en su interior. Entonces, tú la aplastas, la deformas y la esponja suelta el agua en su interior. Ya cuando se queda sin agua, regresa a su forma original para agarrar agua de nuevo. 

De igual manera, pasa lo mismo con el piezoeléctrico: cada vez que tú lo deformas (aplastas), genera energía eléctrica y, cuando lo sueltas, regresa a su forma original y, cada vez que lo aplastas, vuelve a generar energía eléctrica. Lo impresionante de estos materiales es que, si en vez de aplastarlos o deformarlos ahora tú les inyectas un pequeño voltaje, ocurre lo contrario, ahora ellos se deforman dependiendo de sus capacidades. 

Ahora, si ponemos estos materiales piezoeléctricos en un pequeño dispositivo que pueda acoplarse a un zapato o tenis o bota, y cada que tú caminas puedes estar generando energía eléctrica y se puede almacenar en una batería para después cargar un dispositivo pequeño como un teléfono o reloj inteligente.
Te preguntarás si estos materiales piezoeléctricos ya se están usando, pues la respuesta es sí. ¿Has visto los encendedores largos que, cuando presionas el percutor, hacen “clic”? Bueno, ese clic lo que hace es presionar el piezoeléctrico y genera una chispa para encender el líquido inflamable que tiene el encendedor. Esos encendedores no usan baterías, funcionan por el efecto piezoeléctrico. También los puedes encontrar en los controles de videojuegos, dentro de ellos hay motores que vibran, pero también algunos sensores que detectan cuando presionas algún botón con fuerza. 

Como te darás cuenta, es impresionante lo que se podría hacer con estos materiales y te preguntarás cómo se hacen. Te diré que algunos son naturales como el cuarzo y otros se hacen o sintetizan en el laboratorio. Dentro de los que se sintetizan en el laboratorio tenemos al rey de los piezoeléctricos que es el PZT, pero el problema con él es que tiene plomo y no es muy aceptable, por lo que en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV) se trabaja en composiciones libres de plomo que tengan las características del PZT como el BaTiO3 y el KNN ((K,Na)NbO3). Por último, como dato curioso te comento que el hueso (Ca10(PO4)6(OH)2), sí, el hueso que está en nuestros cuerpos; también es piezoeléctrico y puede generar energía eléctrica.