Los hongos son una fuente de atención. Este reino de la vida, más relacionado con los animales que con las plantas, abarca una enorme variedad. Aquí se puede encontrar de todo: desde hongos comestibles hasta mohos, desde vida unicelular hasta los organismos más grandes de la Tierra, desde patógenos que causan enfermedades hasta superhéroes que fabrican medicamentos. Ahora, los investigadores de Empa han desarrollado otro potencial para los hongos: generar electricidad.
En el marco de un proyecto de investigación de tres años, apoyado por la fundación Gebert Rüf Stiftung en el marco de su programa de financiación Microbes, investigadores del laboratorio de celulosa y materiales de madera de Empa han desarrollado una batería de hongos funcional. Las células vivas no generan electricidad en absoluto, pero sí la suficiente para alimentar un sensor de temperatura durante varios días, por ejemplo. Estos sensores se utilizan en agricultura o investigación medioambiental. La mayor ventaja de la batería antifúngica: a diferencia de las baterías convencionales, no sólo no es tóxica en absoluto, sino que también es biodegradable.
Molde de la impresora
En sentido estricto, la pila no es una batería, sino una llamada pila de combustible microbiana. Como todos los organismos, los microorganismos convierten los nutrientes en energía. Las pilas de combustible microbianas utilizan este metabolismo y capturan parte de la energía en forma de electricidad. Hasta ahora, han sido impulsados principalmente por bacterias. “Por primera vez hemos combinado dos tipos de hongos para crear una pila de combustible funcional”, afirma la investigadora de Empa Carolina Reyes. Los metabolismos de las dos especies de hongos se complementan: en el lado del ánodo hay una levadura cuyo metabolismo libera electrones. El cátodo está colonizado por un hongo de pudrición blanca, que produce una enzima especial que captura electrones y los transporta fuera de la célula.
El molde no está “plantado” en la batería, sino que es parte integral de la celda desde el principio. Los componentes de la batería fúngica se fabrican mediante impresión 3D. Esto permite a los investigadores estructurar los electrodos de tal manera que los microorganismos puedan acceder fácilmente a los nutrientes. Para ello, se mezclan células de hongos con tinta de imprenta. “Es bastante difícil encontrar un material en el que los hongos puedan crecer bien”, afirma Gustav Nyström, director del Laboratorio de Celulosa y Materiales de Madera. “Pero la tinta también tiene que ser fácil de eliminar sin matar las células y, por supuesto, queremos que sea eléctricamente conductora y biodegradable”.
La microbiología se encuentra con la ingeniería eléctrica.
Gracias a la amplia experiencia de su laboratorio en la impresión 3D de materiales blandos de origen biológico, los investigadores pudieron desarrollar una tinta adecuada a base de celulosa. Las células de hongos también pueden utilizar la celulosa como nutriente y así ayudar a descomponer la batería después de su uso. Sin embargo, su fuente de alimento preferida es el azúcar simple, que se agrega a las celdas de las baterías. “Se pueden almacenar baterías de hongos en estado seco y activarlas in situ simplemente añadiendo agua y nutrientes”, afirma Rais.
Aunque los hongos robustos sobreviven a etapas tan secas, trabajar con material vivo presentó varios desafíos para los investigadores. El proyecto interdisciplinario combina microbiología, ciencia de materiales e ingeniería eléctrica. Para caracterizar las baterías fúngicas, Reiss, un microbiólogo capacitado, tuvo que aprender no solo técnicas de electroquímica, sino también adaptarlas a la tinta de impresión 3D.
Los investigadores ahora planean hacer que la batería de hongos sea más poderosa y duradera, y encontrar otros tipos de hongos adecuados para el suministro de energía. Reyes y Nystrom están de acuerdo.
