El material negro más negro que puede cambiar la forma en que producimos energía

En un apretado laboratorio del campus de la Universidad de California San Diego (UCSD), la estudiante Lizzie Caldwell trabaja intensamente, pintando cuadros minúsculos de metal con una capa fina de pintura negra.

En lo que se refiere a experimentos, éste no parece increíblemente impresionante.

Sin embargo, la pintura que usa es enormemente sofisticada, el resultado de un intenso trabajo de investigación. Probablemente también es uno de los materiales más negros nunca creados.

Lo que el equipo de investigación de UCSD está tratando de hacer es lograr que la generación de energía solar a gran escala sea más viable, creando un material que pueda absorber una mayor cantidad de luz solar que las cubiertas existentes y durar más.

El corazón de la oscuridad

La pintura está siendo desarrollada para una nueva generación de plantas de electricidad solar de concentración (CSP, por sus siglas en inglés).

Las CPS usan miles de espejos para dirigir la luz del sol a una torre central que está cubierta con un material oscuro que absorbe la luz. La luz es convertida en calor intenso, que se usa para crear vapor.

El vapor puede usarse entonces para poner en movimiento unas turbinas que producen electricidad.

Las plantas de electricidad solar de concentración, como ésta de California, usan espejos para direccionar los rayos del sol hacia una torre central.

Es una forma muy limpia de generar energía, y las plantas existentes que usan carbón u otros combustibles fósiles pueden transformarse para usar esta tecnología. Adicionalmente, el calor puede ser almacenado, de modo que la generación de energía puede continuar cuando el Sol no esté brillando.

Sin embargo, hay un problema: las cubiertas que absorben la luz que se usan actualmente no son lo suficientemente buenas para hacer el trabajo.

No son eficientes, no pueden soportar las temperaturas más altas y, expuestas a los elementos -bombardeadas por la luz intensa del sol- tampoco duran mucho.

Según el profesor Renkun Chen, que contribuye a liderar la investigación, el nuevo material será muy diferente.

"Primero que nada, puede absorber la luz con una gran eficiencia. Y en segundo lugar, puede soportar temperaturas muy altas, por encima de los 700 grados Celsius. Eso no es posible con los materiales existentes", dice.

Cuanto más negro el material, mayor capacidad para absorber la energía solar.

Cosas pequeñas

El secreto de la nueva pintura está en la nanotecnología, en la creación de una superficie hecha de capas con partículas microscópicas. Está diseñada para minimizar la reflexión de la luz.

Mientras más oscuro el material, más luz es capaz de absorber.

El equipo de investigadores asegura que puede convertir en calor hasta el 90% de la energía solar que captura.

"El tamaño de estas partículas coincide con el de las ondas de luz, que está por el orden de unos pocos nanómetros", dice el profesor Chen.

"Así que cuando la luz entra, es atrapada. Es como si se hubiera perdido en un bosque de miniatura, para nunca salir".

Esa es la teoría, en cualquier caso. Pero el mosaico de pequeñas baldosas de metal alineadas en el laboratorio para ser sometidas a prueba es testamento de cuán grande es el desafío de llevar la teoría a la práctica.

Cada uno representa un técnica ligeramente diferente o una fórmula científica, con las que el equipo busca el balance preciso de absorción de luz y durabilidad.

Cincuenta sombras de negro, si me apuras.

"En este momento estamos jugando con muchas ideas diferentes de las que hemos hablado por los últimos meses y años", dice Lizzie Caldwell.

"Queremos asegurarnos de que logramos el negro más perfecto, más negro".

Carrera por el sol

La investigación está financiada por la iniciativa SunShot del gobierno de Estados Unidos, que espera hacer de la energía solar una forma financieramente competitiva de generar energía para el final de la década.

La estructura de las nanopartículas de que está compuesta la pintura se puede observar bajo el microscopio.

Claramente queda un largo camino por recorrer. La energía solar todavía representa menos del 1% de toda la generación masiva de electricidad en Estados Unidos, de acuerdo con el US Energy Information Administration.

Pero ese número no cuenta toda la historia.

La capacidad solar está creciendo rápidamente, especialmente en la siempre hambrienta de energía California. Aún más, el número de casas y comercios que usan paneles solares para generar su propia energía se ha elevado dramáticamente en los últimos cinco años.

Es algo que no sólo está ocurriendo en Estados Unidos. En China, unos generosos subsidios han llevado a un crecimiento muy rápido de la generación de energía solar recientemente.

Esto ha ocurrido en parte en respuesta al voraz apetito de energía del país y a la necesidad de reducir la severa contaminación urbana. Pero, además, China se ha convertido en uno de los principales exportadores de energía solar barata, lo que ha bajado los precios en todo el mundo.

Y, según Chen, CPS en particular tiene el potencial de convertirse en una fuente principal de energía limpia en países en desarrollo, ayudándolos a reducir su dependencia de combustibles fósiles, como el carbón.

El reconocido ambientalista Denis Hayes, quien lidera la fundación Bullitt, en Seattle, piensa que podríamos estar encaminándonos hacia una era de oro de energía solar.

"Con energía solar, si tomas una unidad en un área, es muy poco el sol que va a caer ahí", dice.
"Así que si puedes lograr el doble de electricidad del mismo sol y no cuesta más, o incluso cuesta menos, entonces has logrado una transformación del mercado".

Hayes piensa que un día, ciudades enteras podrían funcionar con energía solar; ciudades en las que las fachadas de los edificios mismos se usen para atrapar energía solar.

Es justo decir que esa soleada utopía sigue estando muy lejos. Sin embargo, investigaciones como la del UCSD podrían acercarla un poco.

Así que si se aproxima una era dorada, podríamos debérsela a una pintura muy, muy negra.

Síguenos en