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Al regar plantas de judías (Phaseolus vulgaris) con una solución que contiene oligómeros conjugados, los investigadores del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping han demostrado que las raíces de la planta se convierten en conductoras de electricidad y pueden almacenar energía.
La Dra. Eleni Stavrinidou, profesora asociada e investigadora principal del Grupo de Plantas Electrónicas del Laboratorio de Electrónica Orgánica, demostró en 2015 que se pueden fabricar circuitos en el tejido vascular de las rosas. El polímero conductor PEDOT fue absorbido por el sistema vascular de la planta para formar conductores eléctricos que se utilizaron para fabricar transistores. En un trabajo posterior, en 2017, demostró que un oligómero conjugado, el ETE-S, podía polimerizarse en la planta y formar conductores que pueden utilizarse para almacenar energía.
"Anteriormente habíamos trabajado con esquejes de plantas, que eran capaces de captar y organizar polímeros u oligómeros conductores. Sin embargo, los esquejes de plantas solo sobreviven unos días y la planta deja de crecer. En este nuevo estudio utilizamos plantas intactas, una planta de judía común cultivada a partir de una semilla, y demostramos que las plantas se convierten en conductoras de la electricidad cuando se las riega con una solución que contiene oligómeros", afirma Eleni Stavrinidou.
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| La planta de la judía con raíces electrónicas (raíces oscuras). Crédito: Thor Balkhed |
Los investigadores han utilizado un trímero, el ETE-S, que se polimeriza mediante un proceso natural en la planta. Se forma una película conductora de polímero en las raíces de la planta, lo que hace que todo el sistema radicular funcione como una red de conductores de fácil acceso.
Las raíces de las judías siguieron siendo conductoras de la electricidad durante al menos cuatro semanas, con una conductividad en las raíces de aproximadamente 10 S/cm (Siemens por centímetro).
Los investigadores estudiaron la posibilidad de utilizar las raíces para almacenar energía y construyeron un supercondensador basado en las raíces, que funcionaban como electrodos durante la carga y la descarga.
"Los supercondensadores basados en polímeros conductores y celulosa son una alternativa ecológica de almacenamiento de energía, barata y escalable", afirma Eleni Stavrinidou.
El supercondensador basado en la raíz funcionó bien y pudo almacenar 100 veces más energía que los experimentos anteriores con supercondensadores en plantas que utilizaban el tallo de la planta. El dispositivo también puede utilizarse durante largos periodos de tiempo, ya que las plantas de judías de los experimentos siguieron viviendo y prosperando.
"La planta desarrolla un sistema radicular más complejo, pero por lo demás no se ve afectada: sigue creciendo y produciendo judías", asegura Eleni Stavrinidou.
Los resultados, que se han publicado en la revista científica Materials Horizons, son muy significativos, no solo para el desarrollo del almacenamiento de energía sostenible, sino también para el desarrollo de nuevos sistemas biohíbridos, como materiales funcionales y compuestos. Las raíces electrónicas son también una importante contribución al desarrollo de la comunicación sin fisuras entre los sistemas electrónicos y biológicos.
Fuentes, créditos y referencias:
Daniela Parker et al, Biohybrid plants with electronic roots via in vivo polymerization of conjugated oligomers, Materials Horizons (2021). DOI: 10.1039/D1MH01423D