El material que genera electricidad mientras enfría: la biología cuántica que inspira a los investigadores del CSIC

Al pensar en cualquier dispositivo que absorbe energía para producir electricidad, como un panel solar, es fácil entender que este pierde eficiencia cuando se calienta. Esto ocurre porque normalmente “la integración de tecnologías fotovoltaicas o de captación de energía solar son incompatibles con tecnologías que permitan una gestión de la temperatura de forma eficiente”. Así lo explica Pedro David García, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC).

Para evitar esas pérdidas de energía se ha puesto en marcha Adaptation. Un proyecto europeo que pretende que esos dispositivos, cuando absorban la energía solar, no sólo la conviertan en electricidad, también la usen para enfriarse a sí mismos. El objetivo final es crear soluciones que puedan adaptarse a los cambios climáticos.

La inspiración la han encontrado en la naturaleza, concretamente en la adopción de los principios de la biología cuántica. Sara Núñez-Sánchez, coordinadora del proyecto desde la Universidade do Minho, en Portugal, destaca cómo la fotosíntesis en las plantas, “impulsada por fenómenos cuánticos no triviales”, transporta la energía de manera eficiente.

Adaptación climática natural 

En Adaptation se trabajará imitando a nivel molecular cómo se organiza el tejido fotosintético natural para generar nuevos materiales que serán la base de un dispositivo innovador. Este aparato estará formado por varias estructuras nanométricas y tendrá las propiedades necesarias de absorción y transporte de energía, así como de control térmico.

“Todas las estructuras que usaremos tienen de un modo u otro su origen en la naturaleza, pues nos inspiraremos en sistemas naturales y también usaremos directamente dichas en los dispositivos”, añade Martín López, investigador del INL, también participante en el proyecto.

[Paso adelante en el reciclaje del plástico: investigadores del CSIC diseñan una proteína artificial capaz de filtrar y degradar el PET]

“En nuestro instituto vamos a caracterizar los materiales para dilucidar sus propiedades, de forma que podamos usarlas para diseñar los dispositivos reales”, señala Rosalía Serna, investigadora del IO-CSIC. “Estudiaremos qué tipo de nanoestructuraciones son las más adecuadas y cómo la luz interacciona con el material”, agrega López, que se unirá al IO-CSIC en breve.

Una vez conseguido el primer objetivo, el de absorber energía y transportarla de forma eficiente para producir electricidad, queda el segundo: que el dispositivo sea capaz de realizar el ‘enfriamiento radiativo’ (radiative cooling, del inglés). Es decir, que sea capaz de enfriarse a sí mismo sin gasto energético. Para ello, los investigadores reproducirán el proceso que hace la Tierra en, por ejemplo, el desierto. “Enfriar las cosas las hace más eficientes siempre”, enfatiza García.

Tecnología flexible

Los nanodispositivos desarrollados serán flexibles y se podrán aplicar sobre las superficies de los objetos como si fueran pintura. Al recubrir elementos urbanos como coches o casas, aportarán energía a dichos objetos mientras controlarán su temperatura, con lo que los podrán adaptar a las necesidades climáticas de cada región.

Los investigadores destacan que con esto se estaría poniendo solución a muchos problemas energéticos actuales y varios de los retos de la agenda 2030.

“Estableceremos las bases de una nueva tecnología que tendrá un impacto en áreas más allá de las tecnologías de gestión de la energía, como en cómo transportamos la información de forma más sostenible, reduciendo así nuestra dependencia de materiales críticos”, concluye Núñez-Sánchez desde Braga (Portugal).

El proyecto Adaptation ha recibido 3,6 millones de euros a través de las ayudas Pathfinder de la Unión Europea. En su ejecución participarán nueve entidades de cinco países distintos, entre ellas la Universidade do Minho y el Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL) por parte de Portugal; el CSIC, la Universidad de Vigo, la empresa Avanzare Innovation Tecnologica SL y compañía Cooling Photonics por parte de España; la Universidad de Estrasburgo (Francia), la Universidad de Utrecht (Países Bajos) y la empresa Sunplugged-solare Energiesysteme GMBH (Austria)