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viernes, 18 de septiembre de 2020

¿Puedo cargar el móvil con una batería de verduras?

Las frutas y las verduras conducen la electricidad de la misma manera que una solución salina como la del interior de una pila o de una batería cierra un circuito eléctrico.

Hace muchos años, cuando visité por primera vez el Museo de Ciencias de San Diego, un experimento que hoy me parece pan comido me fascinó. En una mesa, unos pepinillos, por un lado, y unas patatas por otro, estaban conectados a unos cables que producían la suficiente electricidad como para mantener encendida una pequeña bombilla. Fue la primera batería vegetal que vi en mi vida.

Hay muchos tipos de conductores. Los conductores más conocidos son los eléctricos, por lo general de cables de cobre, que se utilizan para hacer funcionar corrientes eléctricas en todo tipo de instalaciones, y los conductores iónicos, que pueden generar electricidad gracias al movimiento libre de unas partículas cargadas eléctricamente, los iones.

Las frutas y verduras conducen la electricidad de la misma manera que una solución de sal completa un circuito eléctrico como sucede en el interior de una pila o de una batería gracias a los iones que hay en la solución salina. No conducen electrones como lo hacen los conductores eléctricos tradicionales. Veamos cómo funciona una pila (Figura 1).


La mayoría de las pilas (o de las baterías de los dispositivos móviles) tienen tres componentes fundamentales: electrodos, electrolito y separador. Cada batería tiene dos electrodos hechos de materiales conductores, que cumplen funciones diferentes. Un electrodo, el cátodo, está conectado al extremo positivo de la pila [marcado con el signo más (+) en la pila], y es por donde la corriente eléctrica sale (o entran electrones) durante la descarga, es decir cuando la batería se utiliza para alimentar algo. El otro electrodo, conocido como ánodo, está conectado al extremo negativo de la batería [marcado con el signo más (-) en la pila] es por donde la corriente eléctrica entra (o los electrones salen) de la batería durante la descarga.

Entre estos electrodos está el electrolito. Es una sustancia líquida gelificada que contiene iones o partículas cargadas eléctricamente. Los iones se combinan con los materiales que componen los electrodos produciendo reacciones químicas que permiten que una batería genere una corriente eléctrica.

La función del separador es mantener el ánodo y el cátodo separados entre sí dentro de la batería. Sin un separador, los dos electrodos entrarían en contacto, lo que provocaría un cortocircuito que impediría que la batería funcionara correctamente.

Para ver cómo funciona una batería, imagínate colocando pilas alcalinas en una linterna. Cuando pones las baterías en la linterna y la enciendes, lo que realmente estás haciendo es completar un circuito. La energía química almacenada en la batería se convierte en energía eléctrica, que sale de la batería y entra en la base de la bombilla de la linterna, lo que hace que se encienda. Luego, la corriente eléctrica vuelve a entrar en la batería, pero en el extremo opuesto de donde salió originalmente.

Los electrodos de la pila contienen átomos de ciertos materiales conductores. Por ejemplo, en una batería alcalina, el ánodo normalmente está hecho de zinc, mientras que el cátodo suele ser de dióxido de manganeso. El electrolito que rellena el interior entre ambnos electrodos contiene iones. Cuando estos iones se encuentran con los átomos de los electrodos, se producen unas reacciones electroquímicas entre iones y átomos.

La serie de reacciones químicas que ocurren en los electrodos se conocen como reacciones de oxidación-reducción (redox). En una batería, el cátodo se conoce como el agente oxidante porque acepta electrones del ánodo. El ánodo se conoce como agente reductor, porque pierde electrones, es decir, se “reduce”. Estas reacciones dan como resultado el flujo de iones entre el ánodo y el cátodo, así como la liberación de los electrones de los átomos del electrodo.

Estos electrones libres se reúnen dentro del ánodo (la parte inferior plana de una pila alcalina. Como resultado, los dos electrodos tienen cargas diferentes: el ánodo se carga negativamente a medida que se liberan los electrones, y el cátodo se carga positivamente a medida que se consumen los electrones (que están cargados negativamente). Esta diferencia de carga hace que los electrones quieran moverse hacia el cátodo. No tienen forma de llegar al interior de la batería porque el separador les impide hacerlo.

Cuando pulsas el interruptor de tu linterna, todo eso cambia. En ese momento, los electrones consiguen una vía para llegar al cátodo. Pero primero tienen que pasar por la base de la bombilla de la linterna provocando su ignición. El circuito se completa cuando la corriente eléctrica vuelve a entrar en la pila a través de la parte superior de la batería en el cátodo.

Volvamos a nuestras verduras. Como expliqué en este artículo, las células funcionan gracias a las diferencias de carga que hay en el interior y en el exterior de la membrana celular. Como están formados por células, los tejidos animales o vegetales son conductores iónicos que crean circuitos. Los electrolitos, que son los compuestos químicos que crean iones en estos materiales orgánicos cuando se disuelven en agua, hacen todo el trabajo.

Un conductor iónico contiene cargas positivas y negativas, que se mueven libremente cuando entran en contacto con un voltaje determinado. Por ejemplo, cuando la sal de mesa se disuelve en agua, el sodio (Na+ y el cloro (Cl-), que tienen cargas opuestas, crean una solución iónica. Estas soluciones iónicas se llaman electrolitos y se pueden encontrar en todos los seres vivos.

Por eso, técnicamente, cualquier fruta o verdura puede convertirse en un conductor iónico, pero algunas son mejores que otras. Por esa misma razón, el agua del mar o el agua del grifo sin filtrar son mejores conductores iónicos que el agua dulce filtrada.

Las naranjas, cuyo interior está compartimentado por los tabiques de los carpelos, son malos conductores iónicos.

La mejor batería vegetal será la formada por cualquier fruta o verdura que contenga altos niveles de iones que sean buenos conductores, como el potasio o el sodio, y presente una estructura interna adecuada para crear una corriente. Las patatas, que tienen estructuras homogéneas, y los pepinillos, que tienen altos niveles de sodio y mucha acidez, son dos buenos ejemplos. Si quiere conseguir un "empujón" eléctrico adicional, puede remojar la patata o el pepino en agua salada antes de montar el experimento de la batería vegetal.

Por el contrario, no funcionarán bien ni los tomates, que tienen un interior complejo y desordenado, ni las naranjas, que, aunque tienen altos niveles de potasio, poseen una pulpa dividida en compartimentos separados por tabiques que crean barreras que bloquean la corriente.

Algunas frutas y verduras pueden estar repletas de iones superconductores, pero se necesitan algunos materiales más para convertirlas en baterías. El voltaje de la batería proviene de electrodos hechos de dos metales diferentes, cobre y zinc. Si quiere construir fácilmente una batería de patata o pepinillo, debe colocar una moneda de 1 céntimo de euro (son de acero recubierto de cobre) y un clavo galvanizado (que generalmente está hecho de hierro recubierto con zinc).

Ni la fruta ni la verdura pueden producir electricidad por sí solas. Necesitan una ayuda para impulsar los iones. Cuando inserta en ellos dos metales diferentes y los conecta con un cable, se crea un circuito eléctrico. Luego, cuando el cable entra en contacto con los electrolitos, la batería comienza a generar voltaje. Debido a la diferencia en la energía potencial eléctrica entre los dos metales, los iones positivos y negativos comenzarán a moverse libremente.

Pero ¿podría cargar la batería de mi móvil con una batería de patatas? Una batería de una sola patata puede producir alrededor de 1,2 voltios, así que necesitaría conectar muchas baterías de papa en paralelo para crear la corriente suficiente para cargar un teléfono o una tableta.

No experimente como hacía el profesor Franz de Copenhague: le resultará más fácil, más eficaz y más económico usar el cargador de su teléfono. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.