lunes, 05 de junio de 2023
Medioambiente

Para atrapar mejor al sol

Un equipo internacional de investigación, con la participación de científicas y científicos de Bélgica, Alemania y Argentina eoncontró una manera para aprovechar mejor la luz solar a la hora de transformarla en energía limpia, disminuyendo las pérdidas que se producen durante ese proceso.

Por Cecilia Draghi

 

 

 

(nexciencia)La consigna es clara: atrapar mejor la energía del sol. Que se escape lo mínimo posible. La tarea de la ciencia no es sencilla. A la propia naturaleza se le escurre. Las mismísimas plantas que viven de la luz, es decir, la transforman en alimento a través de la fotosíntesis, sufren pérdidas. Algo similar le ocurre a la humanidad cuando intenta explotar al máximo la fuente solar, ya sea para fabricar electricidad o combustible no contaminante en reemplazo del petróleo.

¿Cómo prevenir la disipación, evitar que se diluya y aprovechar al máximo la luz solar? “La minimización de estas pérdidas de energía constituye el santo grial en la conversión de energía solar y la producción de combustible solar, es una tarea desafiante”, subraya el trabajo recientemente publicado en Journal of the American Chemical Society donde, a la vez, anticipa resultados que “sientan la primera piedra” en la materia.

La minimización de estas pérdidas de energía constituye el santo grial en la conversión de energía solar y la producción de combustible solar.

Y lo más curioso del logro, es que el equipo de investigadores de Bélgica, Alemania y la Argentina lo hicieron, en un principio, con resultados obtenidos al azar o por casualidad, y en un terreno científico casi inexplorado. “Nadie se dedicaba a investigar estos procesos porque era una creencia generalizada que no se iba a poder disminuir la disipación”, dice hoy el doctor en química, Alejandro Cadranel, del Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física, de Exactas UBA, quien se halla en la Friedrich-Alexander-Universität de Erlangen-Nürnberg en Alemania por un trabajo de colaboración científica.

Luz de mi vida

Desde hace tiempo, la ciencia intenta generar procesos eficientes de fotosíntesis artificial, es decir imitar a la vegetación que naturalmente logra captar la energía solar y transformarla en su alimento, su combustible de vida. “Incluso en las plantas cuando tratan de atrapar la energía del sol, una parte importante se le disipa.  Es decir, se pierde, se transforma en calor y no la puede usar para su metabolismo. Pero, en su caso, les funciona como protección. Porque el sol ilumina con  tanta intensidad la tierra, que parte de esa radiación les hace mal. Entonces, parte de ese proceso de disipación de esa luz, las protege”, explica Cadranel, investigador del CONICET en el Instituto de Química-Física de Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE).

Alejandro Cadranel.

 

 

 

Por cierto, la humanidad no necesita de esa coraza para que la cuide de sus rayos, sino estrujar al máximo sus posibilidades. ¿Cómo conseguirlo sin que se disipe tanto en el camino ya sea cuando la energía del sol se transforma en electricidad, a través de los conocidos paneles solares fotovoltaicos, o por la fotosíntesis artificial?  “Esta última estrategia hoy no es comercial, y por eso no es tan conocida. Consiste en transformar la luz directamente en combustible, como el hidrógeno, que es limpio y tiene una serie de ventajas”, compara.

Incluso en las plantas cuando tratan de atrapar la energía del sol, una parte importante se le disipa, es decir, se pierde.

Evitar que se derroche energía en el proceso era la consigna tanto para los paneles solares fotovoltaicos como para el caso de la fotosíntesis artificial. En el primero, se usan distintos materiales y “está más desarrollada la idea de prevenir la disipación”; pero, sobre la segunda, que se trabaja con moléculas “nadie estaba trabajando porque se creía que no era posible hacerlo”, historia.

¿Por qué, entonces, desviaron su mirada, hacia allí?  “Como muchas veces ocurre en ciencia, -narra- los primeros indicios los obtuvimos por azar. Estábamos investigando ciertas moléculas, mirando otra cosa que nos interesaba y, entonces, vimos unos resultados inusuales. Nos dimos cuenta de que esta observación inesperada podía relacionarse con un proceso de disipación muy lento, cuando en general suele ser muy rápido. Y dijimos: ‘Podemos considerar esto para hacer fotosíntesis artificial, para producir combustible’”.

Por cierto, grande fue la sorpresa y la alegría. Es que sucedió algo que, a criterio de Cadranel, es “mucho más habitual de lo que se cree: encontrarse por casualidad con cosas que son mucho más importantes de lo que inicialmente se estaba buscando”. Y además, claro está, hay que darse cuenta de las posibilidades del hallazgo. En este sentido, él trae como comparación el pensamiento del artista Pablo Picasso: “Cuando llegue la inspiración, que me encuentre trabajando”.

 

Elogio a la lentitud

Suele valorarse la rapidez y el vértigo, para alcanzar diversas metas. Pero aquí, la tardanza pasaba a convertirse en una gran aliada. “La clave está en que la pérdida es lenta. Entonces, uno tiene la posibilidad de ir a buscar la molécula y sacarle la energía antes de que la pierda, para transformarla en un combustible. Si se disipara rápidamente no daría tiempo de hacerlo porque ya se hubiera perdido antes de poder transformarla. Es toda una cuestión de competencia de velocidades”, señala.

La clave está en que la pérdida es lenta. Entonces, uno tiene la posibilidad de ir a buscar la molécula y sacarle la energía antes de que la pierda.

¿Y ahora? “Ya que mostramos que la disipación puede ser lenta, estamos tratando de hacerla cada vez más lenta. Intentamos ver cómo manipularla en ese sentido para tratar de explotarla al máximo, y que sea menor la pérdida de energía”, anticipa. Pero esto no es todo. “El plan es seguir investigando y conseguir financiamiento para ver si podemos llegar a algo más concreto a la hora de producir hidrógeno, y también, de reutilizar el dióxido de carbono de la atmósfera por todo el tema del cambio climático. Esta es otra posibilidad que se abre”, marca.

En los finales del invierno europeo, en la nevada localidad de Erlangen, en Alemania, y lejos de la calurosa Ciudad de Buenos Aires, Cadranel no oculta su interés en contribuir a minimizar el efecto del calentamiento global causado, entre varias razones, por el aumento de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono emanado, en parte, por la combustión de petróleo.  “Por ahora, no logramos reducir el dióxido de carbono. Nuestros próximos pasos irán tras ese objetivo. Ya hay algunas estrategias para hacerlo. Debemos seguir investigando alternativas, para que la inspiración nos encuentre explorando”, concluye.

 

El equipo

Agustina Cotic, Simon Cerfontaine, Leonardo Slep, Benjamin Elias, Ludovic Troian-Gautier y Alejandro Cadranel son los autores del trabajo publicado en Journal of the American Chemical Society. Y pertenecen a los siguientes centros de investigación: Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (UBA); el Instituto de Química-Física de Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE, CONICET – UBA); el Molecular Chemistry, Materials and Catalysis (MOST) de la Université Catholique de Louvain (UCLouvain); el Institut de la Matière Condensée et des Nanosciences (IMCN) de  Bélgica; la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) y el Interdisciplinary Center for Molecular Materials de Erlangen, Alemania.

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