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La energía que emite el Sol, abundante e intensa está ahí todos los días; sin embargo, el ser humano todavía no aprovecha todo su potencial.
Con esa idea en la cabeza, el científico costarricense Samuel Stupp encabeza una serie de investigaciones en el campo de la nanotecnología relacionadas con la obtención de electricidad y combustible, a partir de la energía solar.
Químico y experto en ciencia e ingeniería de materiales, Stupp es el director del Instituto para la Bionanotecnología Simpson Querrey de la Universidad Northwestern, en Chicago.
De entre las numerosas aplicaciones que tiene la nanotecnología para la vida cotidiana son dos las que capturan su principal interés: la biomédica y la energía.
Stupp ofreció una conferencia para un grupo de científicos de Costa Rica, América Latina, Estados Unidos y Europa reunidos en la V Escuela NanoAndes 2015, un encuentro organizado por el Centro Nacional de Alta Tecnología (Cenat) y por el Laboratorio Nacional de Nanotecnología (Lanotec) del Cenat.
Combustible solar. En una investigación publicada recientemente en la revista Nature Chemistry , Stupp y su equipo describen su propuesta para diseñar un sistema que permita producir tanto electricidad como combustibles, a partir de la luz solar.
El objetivo es que sea económico, eficiente y respetuoso del ambiente.
“La idea es utilizar materiales orgánicos, pues tienen dos ventajas: son menos costosos que otros materiales más avanzados como el silicón y, además, se pueden diseñar con características muy específicas para que logren cumplir sus funciones, por ejemplo, para que absorban la luz del sol y no absorban otro tipo de luz”, explicó el científico nacional.
La nanotecnología es la disciplina que trabaja con materiales y estructuras cuyas magnitudes se miden en nanómetros, lo cual es equivalente a dividir un metro en mil millones de partes.
Según explicó Stupp, la naturaleza misma inspira el diseño de las nanoestructuras y los materiales. “Creo que los historiadores de la ciencia y la tecnología van a recordar al siglo XXI como el periodo en que ocurrió una revolución al diseñar la materia funcional para el beneficio de los seres humanos a escala nanométrica. Esa escala es la que funciona la vida”, dijo Stupp.
Los mencionados materiales que “imitan” a la biología son creados en el laboratorio.
“Se empieza por el diseño de moléculas. La ciencia está en ‘programarlas’ para que se autoensamblen en diferentes formas o nanoestructuras para cumplir determinada función”, detalló el científico, quien se instaló en Estados Unidos desde 1968.
Para poder programar esa moléculas y ‘predecir’ la forma en que se van a organizar según la función esperada, los científicos juegan con su composición química. Por ejemplo, el equipo de Stupp logró diseñar una nanoestructura que luce como cinta, la cual absorbe los fotones (partículas de luz) que emite el Sol.
“La moléculas sola no hacen nada, la cinta sola (nanoestructura) tampoco hace nada. Pero la cinta unida a una partícula catalizadora (que acelera las reacciones químicas) y a otra molécula, logra formar un material”, dijo
Esa integración da como resultado un material sólido suave llamado hidrogel, que puede ser colocado debajo de un sustrato transparente para que la luz del sol pueda penetrar y así generar electricidad y combustibles de manera espontánea.
Ese combustible podría tener los mismos usos que el que se extrae del petróleo, pero sin generar daño ambiental.
En el futuro, Stupp quisiera crear un especie de “fábrica química” para crear compuestos varios a partir de la luz solar.
