Plantas con circuitos eléctricos

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Las plantas son la fuente de energía de casi todos los organismos vivos y han sido la base de los combustibles fósiles que alimentan las demandas de energía del mundo moderno.

Pero quemar los restos de bosques muertos está cambiando al planeta de manera peligrosa. Por eso los científicos se concentran cada vez más en descubrir cómo podemos aprovechar mejor el potencial de las plantas vivas.

Una forma podría ser su conversión en centrales solares naturales para transformar de manera muy eficiente la luz solar en energía, por ejemplo, en electricidad.

Si bien se han hecho algunos intentos de cosecha de electrones vegetales, una nueva investigación de un equipo sueco, liderado por Eleni Stavrinidou, analiza directamente cómo convertir las estructuras vegetales en circuitos eléctricos.

Las plantas contienen tubos llamados xilema que transportan agua desde sus raíces hasta sus hojas. El flujo también transporta y distribuye nutrientes disueltos y otras cosas, como señales químicas, y está impulsado por la atracción entre las moléculas de agua. 

Los investigadores desarrollaron una sustancia que se introdujo en un corte de tallo de rosa para formar un material tipo gel que se puede transportar y que almacena electricidad.

La molécula diseñada se llama ETE-S y forma conductores eléctricos que van a donde sea que vaya el flujo de agua a través del xilema.  

Cuando el agua en una hoja se evapora, tira de la cadena de moléculas que quedan atrás, arrastrando el agua hacia arriba desde las raíces o desde el corte del tallo si es una flor cortada.

En este experimento, el propio tejido de la rosa actuó como aislante, por lo que no se produjo ningún cortocircuito, y la red funcionó de manera autónoma ya que los propios procesos bioquímicos de la flor actuaron para la propagación del gel ETE-S.

El resultado fue una compleja red electrónica que impregnó las hojas y los pétalos. Los "cables" que se formaron condujeron la electricidad y también pudieron almacenar energía eléctrica de la misma manera que un capacitor.

Además se observó que cuando las rosas fueron tratadas con la molécula ETE-S, produjeron las mismas sustancias químicas que utilizan para atacar a microorganismos invasores. Estos productos químicos hicieron que la formación del conductor eléctrico sólido funcionara mucho mejor dentro de la planta que cuando se probó aislado en el laboratorio.

​Los cables y electrodos conductores de alto rendimiento, con una conductividad de hasta 10 S/cm y una capacitancia específica de 20 F/g, fueron así polimerizados in vivo a partir de ETE-S en Rosa floribunda cortada.

Todavía hay desafíos por vencer antes de que este descubrimiento pueda alcanzar su máximo potencial. Quizás el más importante sea que se necesita encontrar una forma de introducir ETE-S (o algún producto químico mejorado) en plantas vivas intactas, no cortadas. 

Pero la creación de “plantas electrónicas”, es decir, plantas con circuitos electrónicos integrados, ahora parece mucho más cercana.

¿Cómo podrían usarse las plantas electrónicas? Una posibilidad será para combinar el almacenamiento eléctrico y los circuitos de esas plantas con alguna forma de aprovechar directamente la energía fotosintética, creando una fuente de energía literalmente verde (¿iluminaremos las viviendas con plantas?).

También podremos comprender mejor a las plantas, que no tienen un sistema nervioso como los animales, pero que usan señales eléctricas para controlar las células individuales y los mensajes de transporte entre sus diferentes partes. Quizás el ejemplo más espectacular de esto se encuentra en la especie atrapamoscas llamada "trampa de Venus", en la que el mecanismo de cierre de la flor se activa mediante un impulso eléctrico.

Construir circuitos eléctricos en plantas nos permitirá escuchar estos mensajes con mayor facilidad, y cuando los entendamos podremos enviar instrucciones. Por ejemplo, encender sus sistemas de defensa si sabemos que está en riesgo de enfermedad.

Se puede decir que estos investigadores suecos casi inventaron un nuevo campo científico, que podría llamarse electrónica vegetal, ya que convirtieron flores en circuitos electrónicos.

 

 

Fuente:

Stavrinidou, E et al. 2017. In vivo polymerization of electrodes in plants. Proceedings of the National Academy of Sciences , 114 (11): 2807-2812,  DOI:10.1073/pnas.1616456114