Si la ropa tejana o la lycra son ejemplos de tejidos técnicos revolucionarios en los siglos XIX y XX, los eTextiles quieren convertirse en la ropa técnica del nuevo siglo. Son prendas conductivas que capturan electricidad electrostática y la almacenan en baterías conocidas como ultracapacitadores. Lo más prometedor: la técnica es económica y viable a medio plazo.

Ya se ha demostrado en el laboratorio que los tejidos con nanotubos de carbono pueden almacenar electricidad electrostática en baterías denominadas ultracapacitadores, manteniendo las propiedades intrínsecas de la tela o el material elegidos.

La carrera para producir tejidos tan resistentes, flexibles y económicos como las telas sintéticas y naturales actuales, que no modificarán sus propiedades tras decenas de lavados ni durante su envejecimiento, está cerca. La idea de usar una camiseta o unos calcetines para cargar nuestro móvil no es tan lejana o inverosímil como puede parecer.

La Universidad de Stanford ya ha demostrado que los tejidos con nanotubos de carbono generan electricidad cuantificable y almacenable, al convertirse en sencillas baterías denominadas ultracapacitadores.

Si el precio de su producción disminuye a niveles asumibles por el gran público, la ropa con cargadores eléctricos no está lejos y pronto llegarán las aplicaciones comerciales.

A tenor de los resultados obtenidos hasta el momento, será posible cargar el móvil o el ordenador portátil con la electricidad almacenada en pequeñas baterías alimentadas con la energía de nuestra camiseta, chaqueta o pantalones.

La nanotecnología en el presente

Los ansiados logros de la nanotecnología ya son cuantificables en diversos campos científicos. Pronto, la nanotecnología hará que las fronteras entre las industrias textil, tecnológica y de energías renovables se difuminen, según los especialistas en nanotecnología de Stanford.

Ya hay avances, próximos a la producción industrial, para crear energía con nuestra propia ropa o con papel, mediante el uso de nanotecnología (nanotubos de carbono) en tejidos y materiales baratos y livianos, como el algodón o el papel.

Con la ayuda de su equipo, Yi Cui, ingeniero de la Universidad de Stanford, han producido nuevos dispositivos de almacemaniento de energía tanto en papel como en tejidos textiles, avance para el que existen tantas aplicaciones potenciales como interés industrial.

Yi Cui ha conseguido resultados consistentes con un proceso sencillo y barato. El material elegido para ser transformado en productor de electricidad que podría ser almacenada a continuación (por ejemplo, ropa o papel) se sumerge en una tinta especial rica que contiene pequeñas partículas de carbono (nanopartículas).

El proceso convierte una simple hoja de papel en batería eléctrica o en condensador de alta capacidad (supercapacitador). Este último es un dispositivo que, como las baterías, almacena energía, aunque a través de un proceso electrostático, en lugar de químico.

Además de papel, Yi Cui ha logrado reproducir con éxito el mismo proceso en los que ha denominado eTextiles, tejidos flexibles y conductivos que canalizan y almacenan la electricidad electrostática generada.

La desaprovechada electricidad electrostática

El equipo de Cui ya imagina varios usos funcionales de la aplicación de tinta conductiva para convertir papel y tejidos textiles en ultracapacitadores que almacenan electricidad electrostática.

Por ejemplo, las paredes domésticas del futuro podrían ser empapeladas con un revestimiento que almacenara energía. Si paredes y revestimientos reaccionaran a la energía electrostática y fueran capaces de almacenarla en ultracapacitadores, los electrodomésticos podrían funcionar a partir de la energía electromagnética que disipan durante su funcionamiento y se evitaría la pérdida de energía.

Los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas, o electrostática, se conocen desde la antigüedad y cualquiera de nosotros puede sentirse Tales de Mileto (quien comprobó que, tras frotar un trozo de ámbar, éste atraía otros objetos) por un instante, ya que sencillos experimentos muestran cómo numerosos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento y atraen otros objetos debido al campo magnético generado. 

Frotarse las manos, el pelo, o rozar una camiseta gruesa contra el cuerpo atrae pequeños trozos de papel o puede incluso generar pequeñas, aunque visibles, descargas eléctricas.

Los generadores electrostáticos, usados marginalmente para realizar demostraciones y comprobaciones científicas, han demostrado que es posible producir alta tensión con una intensidad de corriente minúscula.

Si, como ha demostrado el equipo del ingeniero Yi Cui, utensilios tan económicos y cotidianos como el papel o la ropa, buenos conductores de electricidad electrostática, pueden almacenar ésta en ultracapacitadores, cualquier utensilio puede convertirse en un generador de energía potencial.

Ello resolvería buena parte de la necesidad cotidiana de uso eléctrico, como el relacionado con el uso de aparatos eléctricos y electrónicos y, en un futuro próximo, podría contribuir incluso a recargar coches eléctricos.

Teléfonos y ordenadores recargados con nuestra camiseta

Con la emergencia de la informática portátil, la telefonía móvil, los reproductores multimedia, las cámaras digitales, etc., muchos usuarios tienen que lidiar con la recarga de varios dispositivos que usan a diario.

Todos estos dispositivos, algunos de ellos tan disruptores como el iPhone, dependen de un modelo energético que depende del uso de baterías de iones de litio, no muy distintas a la pila eléctrica desarrollada en 1800 por Alessandro Volta.

La batería de iones de litio no es más que una versión diminuta y mejorada de las viejas baterías de plomo, usadas ya en el siglo XIX: se trata de métodos de almacenamiento que dependen de fuentes de alimentación externa para su recarga, necesitan ser recargadas a menudo y tienen una vida finita.

Durante décadas, han existido algunos utensilios cotidianos capaces de convertir la energía cinética (nuestros movimientos, el accionamiento mecánico, nuestro pulso, etc.) en energía mecánica que a su vez es transformada en electricidad.

Los dispositivos que usan energía mecánica y carecen de batería aumentan su autonomía y no necesitan ser recargados, aunque el uso de energía cinética en utensilios que requieren altas cantidades de electricidad es todavía experimental.

De generalizarse su uso, los dispositivos mecánicos evitarían la dependencia de fuentes externas para lograr electricidad, como ha ocurrido durante décadas con relojes de pulsera y linternas portátiles, entre otros aparatos.

La solución al aumento de demanda eléctrica de los dispositivos que usamos a diario podría llegar de tejidos de ropa que convirtieran, a través del uso de nanotubos de carbono, energía electrostática en electricidad capaz de ser almacenada y transmitida (con cables o de modo inalámbrico) desde la camiseta, la chaqueta o los pantalones al teléfono móvil, el ordenador portátil, etc.

El equipo de Yi Cui en Stanford también planea que los textiles energéticos puedan ser usados para crear pantallas móviles de nueva generación, prendas deportivas de altas prestaciones y, como suele ocurrir en este tipo de investigaciones, los tejidos conductivos también servirían como fuente energética portátil para aplicaciones militares.

eTextiles, o ropa que, además, es una batería

Por el momento, los nanotubos de carbono usados por Yi Cui en su tinta para papel y textiles siguen siendo relativamente caros, al costar 100 dólares por kilogramo.

No obstante, los fabricantes están aumentando su producción y Cui ha declarado que pronto podrían situarse en unos 20 dólares por kilo, según recoge The Economist.

El precio vislumbrado por Cui convertiría haría económicamente viables a las prendas de ropa conductoras, con ultracapacitadores incorporados.

Un artículo sobre el trabajo del equipo de Cui publicado en la revista Nano Letters en enero de 2010 deja patente lo revolucionario del concepto: se trataría de hacer viable la producción a gran escala de textiles flexibles, porosos y energéticamente conductivos, o pendras de ropa que actúen como baterías.

Sorprendentemente, este concepto, de carácter tan tecnológico, ha sido puesto en práctica con una técnica que no difiere del uso de cualquier tinte para la ropa: la prenda de ropa se sumerge en un recipiente con tinta que incluye nanotubos de carbono, se extrae y se deja secar.

Tras su secado, el tejido sigue siendo poroso y resistente y la tinta es resistente a la acción del sol, las inclemencias del tiempo y los lavados.

Almacenar energía en nanoestructuras

Los ingredientes fundamentales para los tejidos y papeles conductores no son visibles al ojo humano. Pese a su tamaño microscópico, las nanoestructuras pueden ser diseñadas para que describan patrones que faciliten el transporte de energía y podrían aportar soluciones a los problemas planteados por los dispositivos de almacenamiento eléctrico actualmente en el mercado.

Las tecnologías actuales de almacenamiento de energía siguen siendo costosos y peligrosos para el medio ambientes, mientras los productos que las usan siguen teniendo limitaciones debido a la falta de rendimiento de las baterías, pese a su mejora en los últimos años, sobre todo tras la expansión de la tecnología de iones de litio.

Las baterías de iones de litio convencionales, sin embargo, conservan una capacidad de almacenamiento de energía muy limitada y son costosas. Por el contrario, los ultracapacitadores del futuro podrían combinar potencia eléctrica y capacidad de almacenamiento.

El equipo de Stanford cree que pronto llegarán avances que transformarán las aparatosas baterías eléctricas actuales, en ultracapacitadores y baterías con un tamaño muy inferior, sin sustancias químicas que supongan un riesgo ni materiales de costosa extranción y capaces de crear inestabilidad en las zonas del mundo donde son abundantes, como ocurre con el coltán, un superconductor muy usado en las pequeñas baterías para móviles y otros aparatos portátiles, cuyo principal productor es la República Democrática del Congo, país asediado por guerras de guerrillas financiadas con la extracción y comercio de coltán, casiterita y diamante.

Con avances como el mostrado por Yi Cui, la nanotecnología se postula como el necesario revulsivo para que las baterías aumenten su rendimiento, sean más económicas de producir, más resistentes y, de paso, eviten subvencionar conflictos armados.

Desde Stanford, se cree que un primer paso consiste en reemplazar los ánodos de carbono (cromados de grafito) de las baterías de iones de litio actuales por ánodos compuestos por minúsculos hilos de silicio (nanohilos), un cambio con el potencial de aumentar su capacidad de almacenamiento hasta 10 veces, como han demostrado experimentos del equipo de Yi Cui.

Los nanohilos de silicio aumentarían el rendimiento de las baterías, pero su uso se ha descartado hasta el momento por la poca resistencia del material al estrés en dimensiones tan diminutas, a diferencia de los nanotubos de carbono, más resistentes.

Una mejora técnica que agradecería el mismísimo Brando

Algunos hallazgos del equipo de Cui son especialmente prometedores y podrían influir sobre un mercado tan estratégico como el de las baterías de iones de litio, usadas en dispositivos electrónicos y coches eléctricos. Varios experimentos han mostrado que puede aumentarse la capacidad de carga y durabilidad de una batería de litio con técnicas que favorezcan la estabilidad de los nanohilos de silicio.

Cui confía en el campo de investigación elegido por su equipo: “este es el momento adecuado para comprobar qué podemos aprender de la nanociencia y crear aplicaciones prácticas extremadamente prometedoras”.

“La belleza de ello estriba en que combina la tecnología con el coste más bajo que uno puede encontrar con la nanotecnología más avanzada para crear algo grande. Creo que es una idea muy emocionante… Un impacto colosal para la sociedad”.

De confirmarse en poco tiempo la viabilidad económica de los eTextiles y el papel conductivo, quizá pronto empapelaremos las paredes de casa con baterías y recargaremos el móvil y el portátil con nuestra camiseta preferida. Un gran paso adelante, desde que un joven Marlon Brando pusiera de moda esta prenda de ropa.