Por Redacción
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Cuando el sol se oculta, los paneles solares dejan de producir electricidad.
Ese corte diario, y el hecho de que también haya nubes, lluvia e inviernos con menos horas de luz, expone uno de los grandes desafíos de las energías renovables: cómo almacenar la energía capturada durante el día para usarla cuando más se necesita, ya sea en una noche fría o durante un apagón.
Un grupo de químicos de la Universidad de California en Santa Barbara (UCSB) asegura haber dado un paso importante hacia una alternativa que no depende de baterías voluminosas ni de una red eléctrica robusta.
En un artículo publicado en la revista Science, la profesora asociada Grace Han y su equipo describen un material capaz de capturar luz solar, almacenar esa energía dentro de enlaces químicos y liberarla después en forma de calor a demanda.
La estrategia pertenece a un campo emergente conocido como almacenamiento solar térmico molecular, o MOST por sus siglas en inglés.
A diferencia de los sistemas tradicionales, que convierten la luz en electricidad y luego la guardan en baterías, el enfoque MOST busca “guardar” la energía en el propio material.
La pieza clave del estudio es una molécula orgánica modificada llamada pirimidona.
Según los autores, el material se comporta de manera reversible, es decir, puede cargarse con luz y descargarse como calor repetidamente.
“Es un concepto reutilizable y reciclable”, indica Han Nguyen, investigador del grupo de Han y autora principal del artículo.
Para explicarlo, Nguyen recurre a un ejemplo cotidiano: los lentes fotocromáticos que se oscurecen con el sol y vuelven a aclararse en interiores.
“Ese tipo de cambio reversible es lo que nos interesa. Solo que, en lugar de cambiar de color, queremos usar la misma idea para almacenar energía, liberarla cuando la necesitemos y reutilizar el material una y otra vez”, señaló.
DEL ADN A UN DISEÑO “COMPACTO”
El diseño de la pirimidona tiene una inspiración poco común: el ADN.
El equipo tomó como referencia una estructura similar a la de ciertos componentes del material genético que, al exponerse a radiación ultravioleta, pueden sufrir cambios reversibles en su configuración.
A partir de ese punto, los investigadores desarrollaron una versión sintética que, de acuerdo con el estudio, puede almacenar energía y liberarla sin degradarse rápidamente.
Para entender por qué la molécula logra retener la energía y mantenerse estable durante largos periodos, el equipo colaboró con Ken Houk, profesor distinguido de investigación en la UCLA, utilizando modelos computacionales.
Esos cálculos ayudaron a explicar cómo la estructura puede permanecer “cargada” durante años sin perder de manera significativa la energía almacenada, según lo reportado.
Además, el grupo se propuso que la molécula fuera ligera y compacta.
“Priorizamos un diseño liviano y compacto. Para este proyecto, cortamos todo lo que no necesitábamos. Todo lo innecesario lo removimos para hacer la molécula lo más compacta posible”, recalcó Nguyen.
UNA “BATERÍA RECARGABLE” QUE DA CALOR
El principio físico-químico del MOST puede imaginarse como un resorte mecánico.
Cuando el material recibe luz solar, la molécula se retuerce hacia una forma “tensa” de mayor energía, quedando atrapada en ese estado.
Permanece así hasta que un disparador, como una pequeña cantidad de calor o un catalizador, le permite regresar a su forma original, liberando la energía acumulada como calor.
“Usualmente lo describimos como una batería solar recargable”. Almacena luz solar y puede recargarse”, explicó Nguyen.
El estudio afirma que la nueva molécula alcanza una densidad de energía superior a 1.6 megajoules por kilogramo, un valor que el equipo compara con el de baterías estándar de ion-litio (alrededor de 0.9 MJ/kg, según el texto original).
El dato es relevante porque en este tipo de tecnologías no basta con que el material sea reversible: también debe ser capaz de almacenar suficiente energía por unidad de masa para resultar práctico fuera del laboratorio.
Del número a la demostración: hervir agua
Uno de los momentos clave del trabajo, según el artículo, fue traducir esa densidad energética en un resultado visible y exigente: hervir agua con el calor liberado por el material.
“Hervir agua es un proceso intensivo en energía. El hecho de que podamos hervir agua en condiciones ambientales es un gran logro”, dijo Nguyen.“
En términos de aplicaciones, la posibilidad de generar calor útil abre escenarios distintos a los de la electricidad.
El calor es una necesidad directa en hogares e industrias: agua caliente sanitaria, calefacción de espacios y procesos térmicos.
Y, en muchos casos, la pregunta no es solo “¿cómo produzco energía?”, sino “¿cómo la guardo y la uso de forma simple cuando la necesito?”.
Los investigadores sugieren que, dado que el material es soluble en agua, podría imaginarse un sistema donde se bombee un fluido a través de colectores solares en el techo para “cargarlo” durante el día, se almacene en tanques y luego se active por la noche para liberar calor.
“Con paneles solares, necesitas un sistema adicional de baterías para almacenar la energía. Con almacenamiento solar térmico molecular, el material en sí mismo puede almacenar esa energía del sol”, dijo Benjamin Baker, coautor y estudiante doctoral del laboratorio de Han.
¿QUÉ LO HACE DIFERENTE?
La propuesta no busca reemplazar a los paneles solares en su función principal (generar electricidad), sino complementar el panorama de almacenamiento, especialmente en usos donde el objetivo final es el calor.
Su atractivo, al menos sobre el papel, es la promesa de una solución más compacta que ciertas alternativas y potencialmente reutilizable.
Al mismo tiempo, como ocurre con muchas tecnologías de laboratorio, quedan preguntas típicas antes de hablar de despliegue real: la eficiencia total del ciclo (cuánta energía entra y cuánta se recupera), la estabilidad tras miles de ciclos de carga y descarga, el costo de síntesis a gran escala, la seguridad y el desempeño en condiciones variables del mundo real.
El propio enfoque MOST ha sido estudiado durante años, pero uno de sus retos ha sido pasar de conceptos y pruebas limitadas a demostraciones de calor realmente aprovechable; por eso el equipo subraya el resultado de ebullición.
