La primera rosa biónica

Investigadores suecos han inaugurado la era de las plantas electrónicas. Lograron insertar cables en los tallos y hojas de una rosa y que funcionara como un completo circuito integrado, con sus transistores, interruptores o puertas lógicas. Es solo el principio, pero ellos creen que se podría convertir a las plantas en una especie de centrales eléctricas o gasolineras sin tener que arrancarlas del suelo.

A diferencia de los animales, las plantas no tienen corazón, pulmones u otros órganos complejos. Pero eso no las hace organismos simples. Sin corazón, su sistema vascular se las ha ingeniado para transportar los azúcares generados en las hojas con la fotosíntesis hasta las raíces por un complejo sistema llamado floema. Igual de complejo es el xilema, una especie de tubos que hacen el camino inverso, llevando el agua y los nutrientes tomados de la tierra al resto de la planta.

El transporte del agua por este tejido vegetal se apoya en el mismo doble proceso de tensión y cohesión que se observa al mojar una servilleta de papel. Aunque esté en posición vertical, si hay suficiente agua, esta subirá hasta arriba. Igual de ingeniosa es la circulación de diversas moléculas básicas para las plantas y que se mueven por su diferencial eléctrico en forma de iones.

Investigadores del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping (Suecia) han aprovechado estos mecanismos para casi inventar un nuevo campo científico. Tan nuevo que no está claro como llamarlo, si electrónica vegetal, electrónica orgánica, bioelectrónica... Son conceptos que ya se usan para campos similares, como la obtención de materiales orgánicos con propiedades electrónicas, pero en los que no se investiga como convertir las flores en circuitos electrónicos.

Los investigadores inocularon un material conductor en el sistema vascular de la rosa

Estos científicos compraron unas cuantas rosas en una floristería y realizaron dos experimentos sucesivos. Primero quisieron cablear el tallo de una de las flores. Para ello, lo sumergieron en una solución acuosa de un polímero llamado PEDOT. Este material plástico, usado ya por la industria en pantallas táctiles, LEDs o libros electrónicos, es un gran conductor eléctrico. Tiene la particularidad de que, como si fuera gelatina, se disuelve bien en el agua para después solidificarse lo que lo hacía el candidato ideal para colarse por el xilema de la rosa.

Tras 48 horas, los científicos metidos a jardineros cortaron el tallo a lo largo, retirando la cutícula exterior, la epidermis y el floema hasta ver aparecer todo un cableado a lo largo del xilema. Algunos cables llegaron, de extremo a extremo, hasta los 10 centímetros. Los investigadores comprobaron que tanto su conductividad como resistencia eran óptimos.

"La rosa por sí misma tiene una muy baja conductividad. Con la que le añadimos introduciendo el polímero, logramos 0,13 S/cm [siemens por centímetro, unidad de medida de la conductividad], lo que es suficiente para crear un circuito dentro de la rosa", dice el profesor Magnus Berggren y principal autor de la investigación, publicada en Science Advances.

Pero no se quedaron en cablear la rosa. Jugando con los distintos cables y conectándolos a una resistencia exterior pudieron crear un completo circuito integrado. Manipulando el voltaje entre 0 y 0,5 voltios, ya podían tener los rudimentos de un sistema digital basado en el paso/corte de corriente o lo que es lo mismo, ceros (0 voltios) y unos (0,5 voltios).

El segundo experimento lo hicieron con las hojas. Esta vez, en vez de cables en paralelo, querían una especie de red en dos dimensiones. Usando la técnica de infiltración por vacío, los investigadores inocularon en las hojas de la rosa una combinación del polímero PEDOT con nanofibras de celulosa. De nuevo, obtuvieron una gran conductividad. Al conectar los extremos de la hoja, la corriente pasaba por ella. Es más, aprovechando los electrolitos (iones) presentes en la hoja, el mecanismo convertía esta energía electroquímica en energía eléctrica.

"La capacidad de conducir la electricidad depende de la cantidad de iones y las plantas transportan una gran cantidad de ellos que cogen del suelo, como iones de nitratos, potasio sodio...", recuerda la investigadora del CSIC y directora de la Estación Experimental de Zaidín (Granada), Matilde Barón. Ajena a este estudio y resaltando que lo suyo es la biología de las plantas y no la electrónica, Barón reconoce la originalidad y posibilidades de esta investigación. "El complejo sistema vascular de las plantas, con su xilema y su floema es muy parecido a un circuito electrónico", comenta.

El objetivo es lograr células de biocombustibles y baterías dentro de plantas vivas"

Magnus Berggren, profesor de la Universidad Linköping

Los investigadores saben que aún queda mucho, pero creen que sus rosas electrónicas pueden tener varias aplicaciones. Por un lado, este tipo de cableado podría convertir en sensores a las plantas de su entorno. Además, creen que se podría usar para aumentar los procesos metabólicos de la planta. Pero donde le ven más opciones en la obtención de energía. Las plantas son ya auténticas centrales con un fascinante sistema para transformar la energía del sol en electroquímica. Pero, para sacarla de ellas hay que arrancarlas, ya sea para obtener energía con su quema o biocombustibles con la ayuda de la tecnología.

"Todos los usos actuales de las plantas como fuente de energía están basados en vegetales y material forestal cortado", recuerda Berggren. "Con la electrónica orgánica, creemos que podemos conseguir la energía por medio de reacciones enzimáticas convirtiendo los azúcares en sustancias con cargas eléctricas que puedan ser recuperadas por sistemas electrónicos dentro de la planta. El objetivo es lograr células de biocombustibles combinadas con almacenamiento eléctrico, baterías, dentro de plantas vivas, sin necesidad de tener que cortarlas", añade.

De hecho, los circuitos inoculados en el tallo y hojas de la rosa empezaron a fallar a medida que se marchitaban y dejaron de funcionar por completo a los dos días. Pero, en un tercer experimento, estos investigadores suecos trasplantaron una rosa floribunda a un matraz de su laboratorio. Mientras la regaban y soleaban, consiguieron reproducir en una de sus hojas vivas su circuito electrónico.