El hombre de los seis mil millones de dólares: oxígeno. ¿Tenemos la tecnología?

En realidad, sería mejor no construir una unidad de almacenamiento de oxígeno, sino construir una celda de combustible de glucosa-oxígeno reversible. Esto tendría la ventaja de que cuando estaba haciendo su trabajo, no solo se le suministraría oxígeno y se$\text{CO}_2$eliminado, pero también se suministraría glucosa, lo que haría que el receptor fuera casi completamente autosuficiente mientras durara su suministro de energía.

si tenemos

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \to 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O},\quad\Delta G = −2880 \text{ kJ per mol of } \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$$ luego, al invertir esto y aplicar energía, podemos convertir el dióxido de carbono y el agua nuevamente en glucosa y oxígeno, utilizando la energía almacenada en el implante convertidor o suministrada externamente por cualquier medio (¿inducción?)

Si nos guiamos por las tendencias actuales en tecnología de baterías, la capacidad de las baterías se duplica cada 22 años . De 2015 a 2050 son 35 años, por lo que esperaríamos 2 ^35/22 = 3 veces la capacidad de nuestras mejores baterías. Las baterías de iones de litio actuales son 460 kJ/kg o 827 kJ/L, por lo que esperaríamos 1380 kJ/kg o 2481 kJ/L.

Dado que el volumen especificado es 'medio pulmón', el volumen total de los pulmones es de aproximadamente 6,16 l en un ser humano promedio : (capacidad pulmonar total + volumen muerto fisiológico), por lo que la mitad de uno de los dos pulmones sería de aproximadamente 1,54 l.

Teniendo en cuenta que nuestra batería/célula de combustible podría tener 0,04 l de equipo auxiliar y tener 2/3 de almacenamiento de energía por volumen, tendríamos 1 l de batería, capaz de almacenar 2481 kJ.

Si tomamos un hombre muy activo de 18 a 30 años, de 90 kg, de los gráficos de esta página , podemos ver que el requerimiento diario de energía es de hasta 18,8 MJ/día.

Esto significa que 2,418 MJ divididos por 18,8 MJ/día = 0,129 días o 3 horas. Al reducir el consumo de energía con inactividad total, esto podría extenderse a seis horas.

El tiempo de recuperación sería básicamente el tiempo de recarga de la batería; podría cargarse utilizando la celda de combustible de glucosa-oxígeno o por inducción externa. Habría algo de calor residual, pero el cuerpo humano es muy bueno para lidiar con el calor residual. Podría recargarse en tan solo un cuarto de hora con energía externa, hasta una hora si depende de glucosa y oxígeno.

No es inconcebible que se pueda inventar una celda de combustible de glucosa/oxígeno reversible para 2050, aunque sería una tecnología bastante avanzada.

He pensado exactamente en eso para un tipo de poder de "sirena". ¿Cuánto oxígeno utiliza un ser humano? Necesitamos alrededor de 600 gramos de oxígeno por día, ¡lo cual es sorprendentemente poco! Ahora almacenar eso de una manera liviana y compacta es el problema.

Busqué sistemas de última generación una vez. Hay algunas cosas nuevas que absorben el oxígeno notablemente bien. Pero una revisión rápida en Google:

el sistema Vika utiliza un recipiente que contiene aproximadamente 1 litro (2,4 kg) de perclorato para generar 600 litros (0,86 kg) de oxígeno, suficiente para una persona durante un día

Eso es bastante bueno en el departamento a granel. Lo que podrían traer los desarrollos futuros es poder liberarlo sin demasiado calor residual y recarga in situ.

Mi idea aproximada utiliza un órgano artificial en forma de tubo en el abdomen que tiene un volumen de aproximadamente 1 litro pero tiene forma de espiral para que se extienda y encaje bien. Sondea la sangre y puede liberar oxígeno y absorber dióxido de carbono, con una capacidad de 1/3 de un día. Pero tarda mucho en recargarse y tiene un número limitado de ciclos.

Mientras tanto, un dispositivo que reemplaza un lóbulo del pulmón (eso es 1/5, no la mitad) permite una capacidad mucho menor pero una recuperación rápida al respirar. Calculo 20 minutos de capacidad bajo un esfuerzo moderado. La velocidad de recuperación es que toma todo el oxígeno de 1/5 del aire inhalado. ¡El ejercicio acelera la recarga porque respiras más!