La madera de ingeniería convierte la luz solar en calor y proporciona energía solar incluso en la oscuridad
Cuando la luz solar incide sobre el material, este se calienta y funde el ácido esteárico incrustado. Al retirar la luz, el calor almacenado se libera gradualmente
La energía solar es una de las fuentes de energía renovables más populares por diversos motivos. El primero de ellos es su alta accesibilidad. Mientras que montar en el jardín trasero de casa un aerogenerador no es viable, sí lo es colocar unas cuantas placas solares en el tejado. Además, debido a que los costes de instalación se han reducido respecto a hace unos años, cada vez más gente se anima a instalarlos para obtener cierta independencia energética.
Sin embargo, la energía solar, a pesar de sus virtudes, también tiene «defectos» o inconvenientes. Por ejemplo, ser inservible durante la noche. Si no hay luz solar, no pueden producir electricidad. Por ello, algunas empresas están ideando proyectos para aprovechar la energía solar en el espacio, ya que allí es prácticamente ilimitada, o desviarla a la Tierra mediante cristales durante la madrugada para mayor productividad.
Los investigadores llevan tiempo buscando diversas maneras de aprovechar la energía solar cuando no es de noche o es un día muy nublado. Por ejemplo, almacenándola en forma de calor. El problema es que lograrlo eficientemente ha resultado complicado. Ahora, han adoptado un innovador enfoque para superar los inconvenientes: convertir la madera en un sistema de energía solar todo en uno.
Almacena aproximadamente 175 kJ de calor por kilogramo
Rediseñando su estructura interna a nanoescala, los científicos han creado un material capaz de absorber la luz solar, almacenarla en forma de calor y seguir generando electricidad incluso después de que la luz haya desaparecido. En su estudio, han señalado: "Nuestro trabajo presenta una plataforma escalable y respetuosa con el medioambiente, basada en la madera, para el aprovechamiento avanzado de la energía solar térmica".
Los investigadores comenzaron con madera de balsa, no por su resistencia, sino por su estructura interna, ya que parece un haz de microtubos alineados al observarse bajo el microscopio. Cada uno de esos haces de microtubos de entre 20 y 50 micrómetros de ancho. Estos canales pueden conducir el calor y contener materiales, lo que los convierte en un andamio natural.
Sin embargo, la madera en bruto refleja la luz solar y absorbe el agua, por lo que los investigadores primero eliminaron la lignina, que es el componente que le confiere color y rigidez. Este proceso de deslignificación aumentó la porosidad por encima del 93 %, dejando al descubierto una densa red de superficies reactivas en el interior de los canales.
Tras eso, modificaron químicamente las superficies internas y recubrieron las paredes del canal con láminas ultrafinas de fosforeno negro, un material que absorbe la luz solar en longitudes de onda ultravioleta, visible e infrarroja, y la convierte en calor. Como se degrada rápidamente en el aire, recubrieron cada nanohoja con una capa protectora compuesta de ácido tánico e iones de hierro.
Posteriormente, el equipo añadió nanopartículas de plata, que mejoran la absorción de luz mediante efectos plasmónicos, amplificando así la interacción del material con la luz solar. Finalmente, injertaron largas cadenas de hidrocarburos en la superficie, lo que la hizo extremadamente hidrófuga. Una vez preparado el andamio, rellenaron los canales con ácido esteárico, un material de cambio de fase de origen biológico.
Esta estabilidad se tradujo directamente en un rendimiento excelente. Almacenaba aproximadamente 175 kJ de calor por kilogramo, convertía el 91,27 por ciento de la luz solar incidente en calor útil, conducía el calor casi 3,9 veces más eficientemente. Cuando la luz solar incide sobre el material, este se calienta y funde el ácido esteárico incrustado. Al retirar la luz, el calor almacenado se libera gradualmente.