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MIT ANTICIPA CELDAS SOLARES BASADAS EN CESPED

Los desarrollos en energía solar siguen avanzando, y la carrera por obtener una eficiencia mayor no pierde fuerza, pero en esta ocasión, un investigador de MIT ha propuesto algo que convertiría a la energía solar en una alternativa realmente verde. Imagina tomar todas esas sobras de césped cortado u hojas caídas, someterlas a un sencillo proceso y luego aplicarlas sobre una superficie como si fueran pintura, creando así una celda solar de muy bajo costo.

La energía solar avanza, pero hay algo que muchos científicos e investigadores están tratando de hacer, y es imitar a la naturaleza. Si realizamos una comparación recurriendo estrictamente a los valores de eficiencia, cualquiera podría decir que nuestras celdas solares artificiales son mejores, pero cuando se compara a una celda solar costosa, compleja, pesada y difícil tanto de trasladar como de instalar, contra una simple hoja que cumple exactamente la misma función, la naturaleza nos está dando una cátedra. Sin embargo, no pienses solamente en hojas. Piensa también en algo como el césped. ¿Cuántas toneladas de césped son cortadas, arrojadas a la basura o directamente quemadas? ¿Acaso no hay algo que se pueda aprovechar de este “material de desperdicio” según nuestros parámetros, para obtener energía solar?

De acuerdo al investigador Andreas Mershin del Instituto de Tecnología de Massachusetts, sí. Se trata, de acuerdo a su propias palabras, de “secuestrar” a la proteína relacionada con el proceso de fotosíntesis. Ahora, el mismo Mershin menciona que esto no es tan difícil de hacer, sino que el verdadero desafío está en estabilizar a esta protenía y mantenerla en un estado funcional en una celda solar. Una vez estabilizada la proteína (gracias a la intervención de péptidos surfactantes), es colocada en una especie de “micro-bosque” de nanocables de óxido de zinc, intercalado con una “esponja” de dióxido de titanio. Los nanocables no sólo se encargan de transportar el flujo de electrones, sino que también sirven como refuerzo estructural para el material.

Actualmente, la mayor limitación de este desarrollo es la baja eficiencia que posee, en el rango del 0.1 por ciento. Sin embargo, se espera que con una aceleración en la investigación de tecnologías biofotovoltaicas, esta “pasta fotosintética” pueda alcanzar una eficiencia del 2 por ciento, lo suficiente como para convertirse en una opción comercial de bajo costo. A esto debemos sumarle las ventajas de transporte y manipulación. Mershin describió como el gran objetivo o “sueño” el poder enviar a la gente el “polvo estabilizador” que, además de ser barato, no es tóxico, tiene una larga duración y puede ser sometido a la rigurosidad de todos los medios de transporte. Luego, el usuario obtiene las proteínas (ni siquiera sería necesario contar con un laboratorio para ello) mezclar ambas cosas, y “pintar” un techo con el resultado final. Se puede pensar en muchas aplicaciones, en especial en aquellas zonas en donde la infraestructura eléctrica convencional aún no ha llegado. El costo es una de las grandes barreras a superar para la energía solar, y usar césped o cualquier cosa verde que hubiese terminado como desperdicio, parece ser una buena opción.

LAS EMISIONES DE CO2 INCREMENTAN LA ACIDEZ DE LOS OCEANOS

A pesar de que a veces no resulta fácil demostrarlo, es evidente que la actividad humana produce cambios en nuestro planeta. Las emisiones de CO2 seguramente se encuentran entre las más peligrosas, y ahora un estudio revela que las emisiones humanas de este compuesto ha elevado la acidez de los océanos de forma sostenida durante los últimos 100 o 200 años. El equipo responsable de este trabajo, perteneciente a la Universidad de Hawaii en Manoa, llegó a esta conclusión luego de analizar datos correspondientes a los últimos 21 mil años.

Un estudio realizado por un equipo internacional de científicos ha demostrado que aproximadamente la tercera parte de las emisiones de CO2 producidas por actividades humanas acaba en los océanos. Al reaccionar con el agua de mar, el CO2 aumenta la acidez de lo océanos, reduciendo significativamente la tasa de calcificación de los organismos marinos, amenazando a corales y moluscos. Si bien no es sencillo determinar el grado de responsabilidad que tiene la actividad humana en el proceso de la acidificación del agua de mar, gracias a la combinación de diferentes modelos informáticos con el análisis de datos correspondientes a los últimos 21 mil años ha sido posible determinar que las emisiones antropogénicas de CO2 producidas los últimos 100 a 200 años han elevado su acidez por encima de lo que podría ser atribuido a causas naturales. El equipo que ha realizado este trabajo está integrado por profesionales de diferentes disciplinas, entre los que se encuentran modeladores del clima, conservacionistas marinos, químicos oceanográficos, biólogos marinos y ecologistas. El trabajo ha sido dirigido por Tobias Friedrich y Axel Timmermann, ambos del International Pacific Research Center de la Universidad de Hawaii, en Manoa. Los resultados obtenidos han sido publicados en la revista Nature Climate Change.

El equipo utilizó modelos informáticos que simularon las condiciones climáticas desde que tuvo lugar el Último Máximo Glacial, hace 21.000 años, hasta fines del siglo XXI. Entre los parámetros que se tuvieron en cuenta para elaborar los modelos y alimentar las simulaciones se encuentran el nivel de nivel de saturación de aragonita. Esta es una de las formas del carbonato de calcio que normalmente se utiliza para medir el nivel de acidez del océano, ya que a medida que desciende el nivel de saturación de las gotas de aragonita aumenta la acidez de las aguas. En algunas zonas, claves por ser sitios en los que proliferan los corales, los niveles de saturación de aragonita se encuentran unas cinco veces por debajo del que se encontraban en la época pre-industrial. En la práctica, esto significa que la tasa de calcificación de los corales y demás organismos que forman conchas de aragonito ha disminuido aproximadamente en un 15%. Los científicos advierten que el uso continuado de combustibles fósiles provocará una disminución aún más importante en los niveles de saturación, lo que podría hacer caer la tasa de calcificación de algunos organismos marinos en más de un 40% en las próximas décadas.

Tobías Friedrich dice que “cualquier descenso significativo por debajo del nivel mínimo de aragonita al que los organismos han estado expuestos durante miles de años probablemente los estrese, a ellos y a los ecosistemas asociados. Desafortunadamente, en algunas regiones la tasa de cambio en la acidez del océano desde la Revolución Industrial a esta parte ha aumentado hasta cien veces más de lo esperable en forma natural. Es el mayor cambio registrado entre el Último Máximo Glacial y los tiempos de preindustriales. Cuando la Tierra comenzó a calentarse, hace unos 17 mil años, los niveles de CO2 en la atmósfera pasaron de 190 partes por millón a 280 a lo largo de 6 mil años. Esta tasa de cambio les dio tiempo a los ecosistemas marinos para adaptarse. Pero en los últimos doscientos años hemos tenido un aumento similar, lo que les ha impedido cualquier forma de ajuste.” Se sabe que los arrecifes de coral se encuentran actualmente en los lugares donde la saturación de aragonita llega a niveles de 3.5 o mayores, condiciones que pueden encontrarse en aproximadamente la mitad de los océanos, sobre todo en las regiones tropicales. El estudio ha revelado que si bien algunas zonas, como el Pácifico oriental tropical, se verán menos afectadas que otras, ayudando a amortiguar los cambios, lo cierto es que muchas regiones serán muy vulnerables a la acidificación del océano inducida por el hombre. Sin dudas, otro factor a tener en cuenta a la hora de evaluar la viabilidad de determinadas fuentes de energía o actividades industriales.

DESCUBREN UNA PARTICULA QUE PODRIA AYUDAR A ENFRIAR EL PLANETA

Un grupo de investigadores pertenecientes a la Universidad de Manchester, la Universidad de Bristol y los Laboratorios Nacionales Sandia han encontrado una partícula que podría contribuir a “enfriar el planeta”. Estos científicos han descubierto en la atmósfera terrestre una partícula llamada birradical Criegee y postulada hace unos 60 años, que podría desempeñar un importante papel en el enfriamiento del planeta, incluso compensando el calentamiento global que está teniendo lugar en este momento. 

El calentamiento global es cada día más evidente, y los científicos de todo el mundo buscan la forma de poner fin a este aumento en la temperatura de  nuestro planeta. Ahora, un grupo de químicos británicos y estadounidenses, pertenecientes a la la Universidad de Manchester, la Universidad de Bristol y los Laboratorios Nacionales Sandia han descubierto una molécula denominada birradical Criegee que puede ayudar a combatir este calentamiento. Los resultados de su trabajo han sido publicados en la prestigiosa revista Science y -según parece- el efecto de enfriamiento se produce gracias a que esta molécula se comporta como un poderoso oxidante del dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre, conocidos contaminantes atmosféricos.

Según han explicado, estos birradicales pueden obtenerse a partir de oxígeno y gas metano. Una vez dispersados en la atmósfera, son capaces de transformar el dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre en aerosoles ayudan a formar nubes en la atmósfera que contribuirían a enfriar el planeta. A pesar de que este artículo es el responsable de la repentina fama de estos radicales, su existencia se conoce desde hace unos 60 años, cuando fueron postulados por primera vez por Rudolf Criegee. Sin embargo, nunca habían sido detectados. Para encontrarlos han utilizado un dispositivo que aprovecha la radiación emitida por un sincrotrón del Lawrence Berkeley National Laboratory, y posiblemente algún día puedan ser “fabricados” en enormes cantidades para -una vez liberados a la atmósfera- contribuir a detener el calentamiento global. Obviamente, antes de siquiera pensar en embarcarse en un proyecto semejante, habría que analizar profundamente cuales serían sus efectos a largo plazo para evitar terminar como Venus.

MOLINO DE VIENTO SOLAR: CONCEPTO DE ENERGIA ALTERNATIVA HIBRIDA

La industria automotriz ha demostrado que tiene muchas intenciones de combinar de la mejor manera la tecnología a disposición para orientar a una mayor eficiencia energética con sus modelos híbridos. Tomando un objetivo similar, el diseño de Dae Yong Kim de un molino de viento solar es algo que llama la atención. Presentado en el iida 2010: Green heart, este molino de viento tiene aspas con paneles fotovoltaicos y giran 45° para captar energía solar mientras el movimiento genera energía eólica. Todo un concepto de energía alternativa híbrida.

Las energías alternativas han minado la red con cientos de inventos y conceptos para llevarlas a cabo de la manera más eficiente posible. Algunas tienen en cuenta posibilidades físicas y meteorológicas, otra tan sólo se preocupan por la representación estética. Por esto muchas veces es difícil decidirse por cual energía puede ser más útil en determinados contextos climáticos o ambientales. Pues si se va por un panel de celdas solares los días poco iluminados pueden ser poco efectivos (en general). Y si se apela por la energía eólica, un día sin viento es un día perdido en la creación de energía. Por eso, y tomando el modelo en impuesto los coches híbridos, unos diseñadores han ideado un molino de viento solar que aprovechen la energía que más le convenga según la situación.

Con el nombre Solar Windmill, este molino de viento solar está diseñado tanto para abastecer de energía en base a la luz del sol como a través del viento y está basado en un farol de luz solar urbano. La sorpresa no es únicamente su doble capacidad adaptativa, sino que puede producir los dos tipos de energía al mismo tiempo. Para hacer esto utiliza las aspas, que giran hasta 45 grados mostrándole al cielo pequeños paneles fotovoltaicos. Como es de supo, al mantener este tipo de proceso de captación de energía y eficiencia del molino en sí mismo se eleva cualitativa y cuantitativamente. Lo bueno del sistema es que no funciona todo el tiempo de manerahíbrida, por lo que podemos aprovechar el clima que tengamos de la mejor manera posible. Si es un día ventoso lo mejor será mantener el modelo de energía eólica, es un día soleado ya te imaginas al resto de la frase.

Lamentablemente por ahora esto es solamente un concepto, pues sería muy bueno poder tener resultados científicos de pruebas realizadas sobre este dispositivo innovador como para poder inclinarse sobre su utilidad real o no. El principal asunto es en donde se ubicaría pues en zonas donde normalmente se ubican los molinos de vientos una relación de eficiencia ya se llevó a cabo basándose en el clima de la zona. Pero habría que ver si estos molinos de viento solares son lo suficientemente portátiles y accesibles como para ubicarlos en zonas urbanas con climas templados o que tienden a variar en muchas épocas del año. Una buena utilización sería tal vez (siempre hablando sin tener resultados exactos sobre suficiencia) en la cima de los edificios, pero también habría que contemplar qué tipo de material se utiliza, la concavidad de las aspas para soportar un giro de 45° sin perder velocidad, etc.

OBTIENEN ENERGIA DEL CARBON

Hemos hablado en muchas ocasiones sobre fuentes alternativas de energía, pero esta es un poco peculiar. El cartón es uno de los materiales que mejor se ha adaptado al proceso de reciclado alrededor del globo, sin embargo, en esta ocasión la idea no es reutilizarlo, sino convertirlo en una fuente de energía viable. El encargado de la demostración no fue otro sino Sony, quien ha estado trabajando en este concepto de “bio-baterías” durante los últimos cuatro años.

He notado que algunas escuelas les enseñan a los más pequeños a crear papel reciclado. Más allá de que los resultados sean crudos, lo importante es conocer el proceso, y fundamentalmente el potencial de reutilización que tienen materiales como el papel y el cartón. Pero hoy no estamos aquí por el reciclado del cartón, sino por un proceso que puede convertirlo en una fuente de energía alternativa. No se trata de quemarlo, sino de descomponerlo gracias a la intervención de dos grupos de enzimas. La clave aquí sigue siendo la celulosa. El primer grupo de enzimas se encarga de quebrar la cadena de la celulosa, mientras que el segundo grupo se concentra en procesar el azúcar resultante, obteniendo así iones de hidrógeno y electrones.

Los electrones son enviados a un circuito externo para alimentarlo de electricidad, mientras que los iones de hidrógeno se combinan con el oxígeno del aire, formando agua. Esto convierte al proceso en “amigable” con el ambiente, y técnicamente califica como una “bio-batería”. La demostración fue llevada a cabo por la gente de Sony durante una exhibición de “productos ecológicos” en la ciudad de Tokio el jueves pasado. La energía generada fue suficiente para alimentar a un pequeño soplador, mientras que los más pequeños se entretenían colocando cartón dentro de frascos con agua y enzimas listas para comenzar su “digestión”.

A simple vista, el concepto no es tan revolucionario, ya que se trata de algo similar a la forma que tienen termitas y rumiantes de utilizar a la celulosa como fuente de alimento. Sin embargo, el hecho de que se esté explorando su uso para aplicarlo en dispositivos tecnológico abre unas cuantas posibilidades. La gente de Sony ha dicho que su explotación comercial todavía está lejos, ya que los niveles de energía obtenidos no son lo suficientemente altos. Apenas alcanza para alimentar “a un reproductor digital”, pero aún no está listo para reemplazar a las baterías convencionales. Sony comenzó sus investigaciones sobre bio-baterías en 2007, y desde entonces ha logrado una importante reducción en el tamaño las baterías para sus dispositivos. Por alguna razón no dejo de pensar en algodón. Más del 90 por ciento de su composición es celulosa, una densidad que podría llevar a una generación de energía más alta, si es que en el futuro se puede adaptar el proceso para usar algodón.

PHILIPS EXPLORA SISTEMAS DE BIO-LUZ

Generar luz sin consumir energía eléctrica puede parecer una utopía, pero la biología tiene una respuesta a ese desafío a través de la bioluminiscencia. El truco está en aprovecharla de forma tal que se convierta en una alternativa viable y amigable con el medioambiente, y es Philips quien se encuentra explorando un concepto de bio-luz basado en bacterias alimentadas con metano. Sus aplicaciones podrían alcanzar a muchos entornos de baja luz, desde cines y discotecas hasta sistemas de señalización y salidas de emergencia.

Se dice que lo esencial es invisible a los ojos, y esto es particularmente cierto a la hora de consumir energía. Encender una luz puede ser lo más natural del mundo para nosotros, ¿pero cuánta energía estamos desperdiciando que no vemos? Desde los cargadores de los móviles hasta aquellos equipos de audio que reportan la hora incluso estando “apagados”, el desperdicio de energía puede ser muy importante, aunque ya se han activado diferentes regulaciones que buscan reducir esta pérdida. Una simple señal que ilumina la palabra “salida” o las flechas indicatorias de las salas de cine necesitan de energía eléctrica a pesar de emitir una luz muy baja, por lo tanto, si los resultados son tan humildes, y el consumo está allí de todas formas, ¿no se podría hacer algo al respecto?

De acuerdo a la gente de Philips, sería posible implementar un sistema de bio-luz, basándose en la bioluminiscencia de algunas bacterias. Su concepto tiene la apariencia de células montadas en la pared utilizando un marco de acero, interconectadas entre sí por tubos de silicio que alimentan a las bacterias con metano. El resultado es la emisión de una luz verde, pero puede ser alterado con la introducción de proteínas fluorescentes. El metano es obtenido del digestor instalado como parte del concepto “Microbial Home” de Philips, un hogar en el cual lo que normalmente es considerado como desperdicio puede ser reutilizado para el funcionamiento de otros dispositivos.

Señalización en caminos, luces de emergencia, salidas para cines, luz ambiental y hasta indicadores para sistemas de diagnóstico (como monitores de diabetes) serían algunas de las aplicaciones teóricas para este tipo de iluminación. Una bio-luz no sería adecuada para iluminar un hogar entero, pero también contribuye a que la “iluminación estética” pueda volverse mucho más verde y eficiente de lo que es ahora. Apenas se trata de un concepto, y sería algo apresurado hablar de una aplicación comercial, sin mencionar el hecho de que estas luces necesitan metano para “trabajar”. Sin embargo, si la generación de metano a partir de material de desperdicio se convierte en una opción para los hogares del futuro, ¿entonces por qué no?