Peccata minuta

El Sol es, sin duda, la fuente natural de energía que deberíamos emplear para mover al mundo: es prácticamente inagotable y más que suficiente para satisfacer por completo nuestras necesidades energéticas, además de que está, en principio, a nuestra entera disponibilidad. No fue, sin embargo, la primera fuente de energía que usaron nuestros antepasados y, de hecho, sólo hemos empezado a aprovecharla hasta fechas muy recientes.

Para ser precisos, esto último no es estrictamente cierto, pues desde que los antecesores de nuestra especie aprendieron a controlar el fuego hace cientos de miles de años, hicieron uso de combustibles vegetales que en último término tuvieron un origen solar -a través del proceso de fotosíntesis-. Así mismo, el carbón que impulsó a la Revolución Industrial hace dos siglos, y posteriormente el petróleo y el gas natural, tuvieron un origen vegetal, y en último término solar. No obstante, si no consideramos aplicaciones tales como la que supuestamente Arquímedes llevó a cabo hace más de dos mil años en Siracusa, destruyendo barcos enemigos por medio de un espejo gigante que concentraba la luz solar, el uso sistemático de la energía del Sol solamente se ha dado en el último medio siglo. Anteriormente, no existían las tecnologías necesarias para aprovechar de manera eficiente dicha energía, más allá quizá de su aprovechamiento para calentar espacios habitables.

En la actualidad, la energía solar puede aprovecharse concentrándola -a la manera de Arquímedes- sobre un fluido para alcanzar temperaturas de cientos de grados centígrados. El fluido caliente es posteriormente dirigido a una turbina, la cual a su vez mueve a un generador de electricidad. De esta manera es posible convertir, en dos pasos, a la energía solar en energía eléctrica. De manera alternativa, la energía solar puede ser convertida directamente en energía eléctrica por medio de paneles fotovoltaicos; aplicación que, como sabemos, es cada vez más popular. A pesar de todas sus virtudes, sin embargo, la energía del Sol está marcada por un pecado original: es intermitente, siguiendo el ciclo de día y noche. Esto hace necesario contar con un medio de almacenamiento de la energía generada a lo largo del día para usarla durante la noche, lo que ha sido una de las debilidades de la energía solar, para la cual hay dispositivos de generación cada vez más competitivos, pero medios de almacenamiento con un desarrollo comparativamente menor.

Un posible medio de almacenamiento es el hidrógeno que, como sabemos, es un gas combustible que reacciona químicamente con el oxígeno generando agua. Hay en la actualidad interés en desarrollar tecnologías de producción de hidrógeno empleando energía solar, lo que permitiría que la energía en exceso presente durante el día sea empleada para generar hidrógeno para consumo en horas de la noche. Dado que en la combustión del hidrógeno no interviene el carbono, no se generan gases de invernadero, lo cual es benéfico para el medio ambiente. Se contaría así con un sistema para generar y almacenar energía, que sería amigable con el medio ambiente.

Por otro lado, un sistema con estas características tendría que ser competitivo desde el punto de vista económico y su fabricación no será sencilla. En este contexto, resulta interesante un artículo aparecido esta semana en la revista “Nature Communications” en el cual se describen avances en el desarrollo de una celda para obtener hidrógeno y oxígeno a partir de agua. El artículo fue publicado por un grupo de investigadores de los Estados Unidos y China encabezados por Soonil Lee de la Universidad de Texas.

Sabemos que la molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno y el dispositivo que están estudiando Lee y colaboradores tiene el propósito de romper el enlace químico que los une empleando la luz solar y de esta manera separar al agua en hidrógeno y oxígeno. Un aspecto interesante es que los materiales empleados en la celda de Lee y colaboradores han sido desarrollados por las industrias electrónica y de las celdas solares, en particular el silicio, que es la base de más del 90 por ciento de los paneles solares. La estructura de la celda de Lee y colaboradores, además, recuerda a la de una celda solar. Por otro lado, la tecnología que emplean es relativamente simple y potencialmente de bajo costo.

Un dispositivo como el que buscan desarrollar Lee y colaboradores apunta entonces en la dirección de una energía solar no contaminante, disponible durante el día y la noche, y económicamente competitiva con otras formas de generación de energía. Y con estas perspectivas, por el bien del planeta, esperemos que las mismas no resulten demasiado buenas para ser ciertas. Por lo demás, de lo que sí podemos estar seguros es que la energía del Sol es inagotable y que su pecado original es “peccata minuta”.