La existencia del potencial eléctrico en los tejidos vegetales se ha estudiado durante décadas. De hecho en smartlighting hemos publicado diversos artículos sobre el tema, donde investigadores de diferentes partes del mundo han logrado obtener electricidad de plantas vivas a través de la fotosíntesis, o han demostrado cómo las plantas pueden generar, por una sola hoja, los suficientes voltios como para alimentar simultáneamente 100 bombillas LED.
Un reciente estudio realizado por investigadores del Instituto Indio de Tecnología Kharagpur ha abierto una nueva ventana al potencial de las plantas como fuentes de energía renovable. En concreto, la investigación detalla cómo son los procesos biológicos que producen voltajes en las plantas y el impacto de los ritmos circadianos ( cambios cíclicos diurnos y nocturnos) en este voltaje.
Biología y electricidad, una conexión natural
Cuando las plantas extraen agua de sus raíces para nutrir sus tallos y hojas, producen un potencial eléctrico que podría aprovecharse como una fuente de energía renovable. Sin embargo, como todos los seres vivos, las plantas están sujetas a un ritmo circadiano: el reloj biológico que atraviesa los ciclos diurnos y nocturnos e influye en los procesos biológicos.
En las plantas, este ciclo diario incluye la captura de energía de la luz para la fotosíntesis y la absorción de agua y nutrientes del suelo durante el día y la ralentización de sus procesos de crecimiento por la noche.
Lo que el equipo de investigadores, liderado por Suman Chakraborty, ha descubierto es que estas fluctuaciones diurnas y nocturnas afectan también la producción del potencial eléctrico en las plantas, conocido como el ‘potencial de flujo’.
“Este potencial de flujo, esencialmente una consecuencia de la energía natural reunida en la planta, ofrece una fuente de energía renovable que es continua y puede ser sostenible durante largos períodos. La pregunta que queríamos responder era cuánto potencial puede producir, y ¿cómo influye el potencial eléctrico en el reloj biológico de la planta?”, explica Suman Chakraborty.
Experimentación y descubrimientos claves
Para averiguarlo, los investigadores utilizaron electrodos insertados en los tallos de lirios de agua, así como piezas de bambú de la suerte, para examinar de cerca cómo cambia el potencial eléctrico dependiendo del tipo de iones, la concentración de los mismos y el PH del fluido que fluye a través de las plantas.
Las mediciones mostraron que es posible generar electricidad en un ritmo cíclico que está intrínsecamente vinculado al ritmo diario de la planta. Esta relación se destacó especialmente al observar la transpiración del agua y el transporte de iones durante el ascenso de la savia.
“Nuestro momento eureka fue cuando nuestros primeros experimentos demostraron que es posible producir electricidad en un ritmo cíclico y el vínculo preciso entre esto y el ritmo diario inherente de la planta. Podríamos identificar exactamente cómo esto se relaciona con la transpiración del agua y los iones que la planta lleva a través del ascenso de la savia”, detalla Chakraborty.
El estudio no solo cuantificó la respuesta del voltaje originado por el movimiento de iones a través de los caminos internos de las plantas, sino que también demostró que las plantas pueden moderar activamente el flujo de fluidos o savia en sincronía con los ciclos de día y noche. Además, se observó que el potencial eléctrico de flujo aumenta con la disminución de la concentración de iones o con el aumento del pH en el fluido.
Implicaciones a futuro
Los resultados de este estudio abren la puerta a la posibilidad de desarrollar sistemas biomiméticos inspirados en la naturaleza, que no solo aborden la crisis energética de manera eco-amigable, sino que también lo hagan sin impactar negativamente al ecosistema.
“No solo redescubrimos el ritmo eléctrico de la planta, articulándolo en términos de voltajes y corrientes, sino que también proporcionamos información sobre la posibilidad de aprovechar la salida de energía eléctrica de las plantas de una manera sostenible sin impacto ambiental y sin interrupciones en el ecosistema. Etos hallazgos podrían ayudar a desarrollar sistemas biomiméticos e inspirados en la naturaleza que puedan abordar la crisis energética mundial con una solución ecológica y sostenible en la que plantar un árbol no solo alivia las crisis del cambio climático y la disminución de la calidad ambiental, sino que también proporciona una manera de aprovechar la electricidad de ella”, concluye Chakraborty.
Puede acceder al paper de la investigación a través del siguiente enlace:
Fuente de imágenes: DALLE
