Investigadores de Binghamton University (Nueva York) han diseñado una batería biodegradable que utiliza probióticos como fuente de energía. Este avance permite alimentar pequeños dispositivos electrónicos sin dejar residuos, gracias a un diseño que se disuelve en ambientes ácidos. El sistema podría aplicarse a sensores médicos ingeribles o tecnologías ambientales transitorias. La batería, construida sobre papel soluble recubierto con un polímero sensible al pH, funciona durante entre 4 y más de 100 minutos, generando un voltaje estable de 0,65 V. Todo ello con materiales comestibles y sin componentes tóxicos.

Innovación ligera y segura: batería probiótica transitoria

El equipo liderado por el profesor Seokheun “Sean” Choi, experto en electrónica basada en papel (papertronics), ha conseguido uno de los objetivos más desafiantes del campo: una fuente de energía biodegradable, funcional y completamente inocua. El dispositivo ha sido desarrollado por Binghamton University, en el estado de Nueva York, y presentado recientemente en la revista científica Small.

Esta biobatería está formada por papel soluble tratado con un polímero que responde al pH. En ambientes neutros o alcalinos, el polímero permanece intacto, pero al introducirse en un entorno ácido, como el estómago humano (pH ≈ 3,5), se disuelve en un plazo de 160 minutos, permitiendo que el sistema se active y luego se degrade por completo.

Los investigadores utilizaron un cóctel de 15 cepas probióticas de tipo GRAS (Generally Recognized As Safe), evitando el uso de bacterias patógenas o de laboratorio. Estos microorganismos actúan como biocatalizadores generando electrones mediante procesos metabólicos que oxidan sustratos orgánicos.

El producto principal: biobatería basada en probióticos

La batería diseñada por Binghamton University tiene un voltaje nominal de 0,65 voltios, con una corriente de circuito abierto de aproximadamente 47 microamperios y una potencia máxima de unos 4 microwatios. Está pensada para alimentar dispositivos de bajo consumo como sensores de temperatura, transmisores RF de corto alcance o LEDs durante un tiempo limitado, entre 4 y más de 100 minutos según el diseño y condiciones de operación.

La arquitectura del dispositivo incluye un ánodo hecho con polipirrol y nanopartículas de óxido de zinc (ZnO), lo que mejora la conductividad y permite una mejor adherencia de las bacterias. En el cátodo, se emplea tinta de azul de Prusia combinada con óxido de manganeso (MnO₂), que facilita las reacciones de reducción durante la descarga de la batería.

El electrolito es generado por los propios procesos metabólicos de los probióticos al oxidar sustratos como la glucosa. Las curvas de voltametría cíclica muestran picos de oxidación en torno a +0,1 V y de reducción cerca de –0,6 V, lo que confirma la eficacia del sistema para generar y transferir carga eléctrica.

Aplicaciones médicas y medioambientales

Una de las aplicaciones más claras de esta tecnología es la medicina: cápsulas inteligentes o dispositivos ingeribles que deben funcionar dentro del cuerpo y luego desaparecer sin dejar rastro. La batería puede activarse con el ácido gástrico y funcionar durante el tiempo justo antes de disolverse por completo. Su biocompatibilidad garantiza que no dejará residuos tóxicos ni provocará efectos adversos.

En el ámbito medioambiental, podría usarse en sensores colocados en áreas de difícil acceso, como zonas forestales o contaminadas, donde la recuperación de componentes electrónicos es inviable. La batería se degradaría de forma natural, evitando la contaminación que suelen provocar otros sistemas electrónicos desechables.

Datos técnicos destacados

• Voltaje en circuito abierto: 0,65 V por celda

• Corriente máxima: aproximadamente 47 µA

• Potencia pico: 4 µW

• Duración funcional: de 4 a más de 100 minutos

• Tiempo de disolución a pH ácido (≈3,5): 160 minutos

• Polímero de recubrimiento: EUDRAGIT EPO (soluble en medios ácidos)

• Componentes principales: papel biodegradable, polipirrol, ZnO, azul de Prusia, MnO₂

• Microorganismos: mezcla de 15 cepas probióticas GRAS

Limitaciones y próximos pasos

Este tipo de batería no pretende competir en densidad energética con las de litio o las basadas en metales pesados, sino ocupar un nicho muy concreto: aplicaciones de vida útil corta y alto impacto ambiental o sanitario. Los retos futuros pasan por:

• Integrar múltiples celdas en serie o paralelo para alcanzar mayores tensiones o corrientes.

• Automatizar la producción a escala sin comprometer la biocompatibilidad.

• Explorar otros microorganismos con mayor eficiencia electrogénica.

• Validar el sistema en entornos reales, como simulaciones gástricas o suelos contaminados.

Además, será necesario estudiar cómo afectan distintos tipos de sustratos alimenticios al rendimiento, ya que la fuente de energía para las bacterias también es un factor limitante. Se está investigando si ciertas combinaciones de azúcares y proteínas podrían incrementar la duración y la potencia generada.

Reflexión final

Este desarrollo no solo proporciona una solución limpia y funcional para dispositivos electrónicos efímeros, sino que redefine el papel de los seres vivos en la generación de energía. Al confiar en bacterias benignas y materiales comestibles, los científicos están proponiendo una vía realista hacia tecnologías que no solo funcionen, sino que también se integren sin fricciones en los ecosistemas naturales o en el cuerpo humano. Un paso necesario en una era donde sostenibilidad y funcionalidad deben ir de la mano.