Paneles solares de pasto

Los paneles fotovoltaicos fabricados con plantas como materia prima podrían convertirse en una alternativa barata y fácil a las células solares tradicionales.

En pocos años, la gente de los lugares mas remotos del mundo, podrían ser capaz de hacer sus propios paneles solares, a bajo costo, utilizando residuos agrícolas que antes no tenian ningún valor como materia prima.

Esa es la visión del investigador del MIT Andreas Mershin, cuyo trabajo aparece esta semana en los informes de revistas cinetificas. El trabajo es una extensión de un proyecto iniciado hace ocho años por Shuguang Zhang, investigador principal y director asociado del MIT para la Ingeniería Biomédica. Zhang fue el autor principal del nuevo documento, junto con Michael Graetzel de la Escuela Suiza Politécnica Federal de Lausana.

En su trabajo original, Zhang se centro en la detección y enumeración de un complejo de moléculas conocidas como fotosistema I (PS-I), las pequeñas estructuras dentro de las células vegetales que realizan la fotosíntesis. Zhang y sus colegas obtuvieron un derivado del PS-I a partir de plantas, lo hicieron estable químicamente y obtuvieron una capa que colocada sobre un substrato de cristal actuaria como una célula fotovoltaica convencional – produciendo una corriente eléctrica cuando se expone a la luz.

Pero este sistema primitivo tuvo algunos inconvenientes.El montaje y la estabilización requerían costosos productos químicos y un equipo de laboratorio sofisticado. Ademas la célula solar resultante era débil: Su eficacia era en varios órdenes de magnitud demasiado baja para ser de alguna utilidad.

Ahora Mershin, dice que el proceso se ha simplificado a tal punto que casi cualquier laboratorio podría replicar – incluyendo la universidad o la escuela, incluso los laboratorios de ciencias, permitiendo que investigadores de todo el mundo puedan empezar a explorar el proceso y hacer otras mejoras. La eficiencia del nuevo sistema es 10.000 veces mayor que en la versión anterior; aunque el porcentaje de conversión es de tan sólo el 0,1 por ciento de la energía solar en electricidad, lo que todavía tendría que mejorarse otras diez veces o más para llegar a ser útil.

La clave para conseguir esta gran mejora en la eficiencia, fue encontrar una manera de exponer mucho más la PS-I al sol aumentando el área de superficie de contacto. Los primeros trabajos de Zhang, simplemente probaron una fina capa plana del material, la inspiración Mershin para el nuevo avance fueron los pinos en un bosque.

Andreas Mershin Foto: M. Scott Brauer

Mershin, un científico investigador en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) para bits y átomos, se dio cuenta de que mientras la mayoría de los pinos tenían troncos desnudos y un dosel de ramas sólo en la parte superior, unos pocos tenían pequeñas ramas en toda la longitud del tronco, y de esta forma captan la luz del sol que se escurría hacia abajo desde arriba. Decidió crear un bosque microscópico en un chip, con el PS-I como recubrimiento de sus “árboles” de arriba a abajo.

Pero transformar esa visión en un dispositivo práctico tomó años de trabajo, al final Mershin fue capaz de crear un pequeño bosque de óxido de zinc (ZnO) nanocables, así como dióxido de titanio esponjoso (TiO2) nanoestructura, que cubierto con el colector de luz, material derivado de las bacterias. Los nanocables no sólo sirve como una estructura de soporte para el material, sino también como cables para llevar el flujo de electrones generados por las moléculas de abajo a la capa de soporte de material, de la que podría estar conectado a un circuito. “Es como un nanobosque eléctrico”.

Como un bono, tanto el óxido de zinc como el dióxido de titanio – son ingredientes principales en muchos protectores solares – ya que son muy buenos en la absorción de luz ultravioleta. Eso es muy útil en este caso, porque ultravioleta tiende a dañar PS-I, pero en estas estructuras la luz dañina es absorbida por la propia estructura de soporte.

Mershin piensa que con la publicación y difusión de sus trabajos sobre estos materiales, el avance hacia la mejora de su eficiencia debe ser rápido. En última instancia, una vez que la eficiencia alcance el 1 o el 2 por ciento, será lo suficientemente bueno para ser útil, porque los ingredientes son tan baratos y el tratamiento simple.

“Se puede usar cualquier cosa verde, inclusive la hierba cortada”, como materia prima. Mientras que hoy se utilizan  centrifugadoras para concentrar las moléculas de PS-I, el equipo ha propuesto una forma de lograr esta concentración mediante el uso de membranas para la filtración de bajo costo, con lo que se evitaría el costos equipo de laboratorio.

Debido a que el sistema es tan barato y sencillo, se espera que esto se convierta en una “forma de obtener energía eléctrica de baja tecnología para personas que nunca antes hubierán sido considerados como consumidores o productores de energía solar.” Se espera que las instrucciones para hacer un solar celular serán lo suficientemente simples para ser reducidas a “una hoja de instrucciones de dibujos animados, sin palabras”. El único ingrediente para comprar sería químicos para estabilizar las moléculas PS-I, que podrían ser envasados ​​económicamente en una bolsa de plástico.

En esencia, Mershin dice, en pocos años un aldeano en un lugar remoto, podría “tomar una bolsa, mezclárla con restos vegetales y con esta mezcla pintar el techo” para iniciar la producción de energía, lo que podría cargar los teléfonos móviles o linternas. Hoy en día, la fuente más utilizada de la iluminación en estos lugares, es lámparas de queroseno – “es más caro y más insalubre”. “La iluminación nocturna es una forma de salir de la pobreza”, añade, porque permite a las personas que trabajan en el campo todo el día para leer por la noche y recibir una educación.

Babak Parviz, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Universidad de Washington que se especializa en bionanotecnología, dice que este es “un documento muy interesante y un paso muy agradable hacia la integración de biomoléculas para la construcción de células solares. Esto muestra un primer paso muy prometedor y creativo hacia la construcción de células fotovoltaicas orgánicas que pueden utilizar núcleos biológicamente (por supuesto) que se producen. “Y añade que, si bien el sistema actual requiere aún mayor desarrollo,” de seguir trabajando en este campo tal vez se logre mejorar la estabilidad y el rendimiento de estos dispositivos. ”

La investigación fue financiada en parte por una subvención sin restricciones de Intel Corp., y también incluyó a investigadores de la Universidad de Tennessee.

Vía: MIT

Raul Mannise

Raul Mannise

Ser humano, papá, informático, Ecólogo, Permacultor, enfermero, ex estudiante de Medicina y muchas otras cosas, que un día decidió hacer esta web, como medio de transmitir información importante para el futuro de todos, por que el conocimiento es lo único que puede salvarnos.

2 Responses

  1. briconatur dice:

    la Naturaleza es fuente de inspiración y aprendizaje. Nos hemos alejado tanto de ella que es normal que sigamos sin apreciar todo lo que nos puede enseñar.
    Ojalá estas investigaciones, sirvan además para acercarnos con respeto a la Naturaleza.

  2. martin peña salas dice:

    Es un gran avance en un sueño y ahora realizado aprovechemos estos avances, agradezcamos a los inteligentes, demos grs. a Dios y cambiemos nuestra manera de vivir y aceptemos el cambio!!!!

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