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Producir energía eléctrica limpia, sin la utilización de combustibles fósiles. Elaborar fertilizantes ecológicos que protejan a los cultivos sin utilizar agroquímicos. Encontrar mejores formas de deponer los desechos hospitalarios. Apoyo en el tratamiento de infecciones y quemaduras. Mejorar los implantes médicos...
Estos son solo algunos de los usos que puede tener el plasma en sus distintas aplicaciones científicas y es algo en lo que ya trabajan científicos y estudiantes del Instituto Tecnológico de Costa Rica (Tec).
Precisamente, la mañana de este viernes, este centro de estudios celebró la apertura de su laboratorio de investigación de plasma y fusión nuclear, el primero de este tipo en toda Centroamérica y el tercero en América Latina, después de Brasil y Chile.
El recinto está ubicado en el campus central del Tec en Cartago.
¿Cómo funcionará? Para ello primero debemos tener claro qué es el plasma, el cuarto estado de la materia.
Según explicó Iván Vargas, coordinador del laboratorio, el plasma es como una sopa de partículas con carga positiva y negativa. Su estado se alcanza a temperaturas muy elevadas, que van desde los 5.000 grados Celsius (°C) hasta los 100 millones de °C.
Las altas temperaturas permiten una versatilidad en aplicaciones en las más diversas ramas de la ciencia y la industria.
El uso específico que se le da a la plasma en este laboratorio es la fusión (o unión) de este estado de la materia. Este proceso busca reproducir la energía producida en las estrellas. En ellas, la fuerza de gravedad y las altas temperaturas permiten que los núcleos de los átomos se fusionen (unan) y liberen energía.
En otras palabras, el laboratorio busca reproducir una de las formas principales en las que el universo genera su energía.
Para lograr esto, se cuenta con un equipo diseñado en Costa Rica por los científicos de este laboratorio. Se trata del Stellarator de Costa Rica 1 (SCR-1). Hasta el momento, solo ocho países utilizan equipos de tipo Stellarator para producir energía: Estados Unidos, China, Japón, Rusia, Alemania, España, Ucrania y Costa Rica.
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En busca de energías limpias
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Uno de los principales propósitos de esta tecnología es desarrollar energías limpias y amigables con el ambiente para abastecer los hogares. Esta es una meta ambiciosa y que tomará años de trabajo (Vargas no se atreve a determinar cuántos).
Según el investigador, con un gramo de combustible (compuesto por hidrógeno) en estos dispositivos se podrían producir, a futuro, hasta 26.000 kilovatios hora, con lo cual se abastecería a 80 viviendas durante un mes.
A diferencia de los combustibles fósiles, la energía proveniente del plasma no provoca daños ambientales y sus existencias son ilimitadas.
“La fusión nuclear nos brinda la enorme oportunidad de obtener grandes cantidades de energía limpia, respetuosa con el medio ambiente y con mayor seguridad que los combustibles fósiles. Además, los estudios indican que es la mejor opción conocida para abastecer la demanda energética futura para la humanidad”, señaló Vargas.
Y añadió: “En ciencia se trabaja mucho con crear alianzas, y ya estamos trabajando con Recope (la Refinadora Costarricense de Petróleo)”.
Referencia en América Latina y Caribe
Pero la importancia de estos trabajos va más allá. Costa Rica está en proceso de acreditarse como el primer Centro de Colaboración en Plasmas y Fusión Nuclear del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) del mundo, y con ello sería el sitio de referencia para América Latina y Caribe.
Para ello, también se cuenta con otro dispositivo del más alto nivel: el tokamak esférico. El nombre de este equipo es un acrónimo de palabras rusas que en español significan “cámara toroidal con bobinas magnéticas”, y se utiliza como reactor para producir plasmas de alta presión a través de la fusión.
Solo Costa Rica, Estados Unidos y Japón cuentan con laboratorios con dos tipos de dispositivos para trabajar con plasma por fusión: el stellarator y el tokamak.
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Alianza para investigar con el Hospital de Niños
Más allá de las energías alternativas, Vargas y su equipo son conscientes de que son muchos los aportes que, desde este centro, pueden darse para el bien de la salud humana.
Es por ello que en el 2020 comenzarán un proyecto con el Hospital Nacional de Niños (HNN) que los ayude a mejorar el manejo de residuos y buscar otras aplicaciones del plasma, como esterilización de instrumentos y la posibilidad de mejorar el tratamiento de algunas infecciones con el cuarto estado de la materia.
El centro no solo será foco de investigación nacional, también será el semillero que beneficiará a 80 estudiantes que se especializan en la investigación del plasma para energía de fusión en diferentes carreras del Tec.
Esta colaboración con hospitales y con las diferentes carreras del centro de estudio lleva años de estarse gestando gracias a la investigación científica de decenas de personas.
Un paso clave se dio el 29 de junio del 2016, cuando se realizó la primera descarga de plasma de alta temperatura con un stellarator. Este disparo, –a una temperatura de 300.000 °C – duró 4,5 segundos y se convirtió en un hito de la ciencia tica.
La inversión en infraestructura para el centro alcanzó los ¢260 millones. El edificio completo tendrá dos niveles. Este viernes se inauguró la primera etapa, que tiene 285 metros cuadrados de construcción.
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