Plantas al servicio de unos paneles solares más eficientes

Tras el oxígeno, el silicio es el elemento más abundante de la corteza terrestre. Por ejemplo, la arena está compuesta principalmente de él. Es también el material que ha impulsado la revolución de los microprocesadores y un elemento clave en la producción de energía verde, ya que es la base de la mayor parte de los paneles fotovoltaicos. Sin embargo, el silicio no es la única opción, ni a la hora de desarrollar tecnologías de computación, ni a efectos de producir energía solar. 

Lahari Saha, una investigadora de la Universidad de Maryland en EE. UU., considera que existen otras estrrategias para lograr paneles solares más eficientes. En su caso, se trata de utilizar elementos procedentes de las mayores expertas en procesar la luz solar: las plantas y las moléculas con las que llevan a cabo la fotosíntesis. Hoy día los paneles fotovoltaicos ofrecen una eficiencia máxima en torno al 20 %. El reto consiste en aumentar esa cifra y en hacerlo de forma sostenible.

Mejorar la eficiencia de los paneles solares con clorofila y otras moléculas

Los resultados de la investigación de Saha se presentaron en el 67 Encuentro de la Sociedad de Biofísica en San Diego, California, como parte de su artículo “Corriente plasmónica inducida por fluoróforos para la captación de energía solar”. Su proyecto, que aún se encuentra en una fase preliminar, se centra en la fluorescencia, concretamente en las moléculas conocidas como fluoróforos. Es decir, capaces de absorber energía en una longitud de onda y emitirla en otra de mayor longitud de onda, aunque con una energía menor.

“Cualquier tipo de molécula que sea fluorescente, emite luz. Si excitamos el fluoróforo, puede transferir su energía a nanopartículas metálicas, y si las partículas están lo suficientemente cerca unas de otras, arrancarán electrones y generarán corriente eléctrica”, explica Saha. Este principio es extrapolable a otras partículas no fluorescentes, pero con una elevada capacidad de absorción lumínica como la clorofila o la luteína. Además de mejorar la eficiencia de los paneles, el uso de estas moléculas facilitará su reciclaje.

Otro de los grandes objetivos de la investigadora es el desarrollo de paneles solares con una huella menor, ya que se podrá generar la misma energía renovable con un tamaño más reducido. A medida que las energías renovables vayan cobrando más protagonismo será más necesario encontrar maneras de optimizar el espacio físico que ocupan. Si la energía eólica está apostando por instalaciones offshore, la energía fotovoltaica está recurriendo a instalaciones flotantes en pantanos. Los nuevos paneles “vegetales” podrían ayudar de forma similar a obtener más energía por metro cuadrado. 

Hacia la energía biofotovoltaica

Por supuesto, al silicio le queda una larga vida por delante, ya que estos desarrollos basados en moléculas vegetales aún no han alcanzado su madurez comercial o industrial. Sin embargo, las investigaciones en el campo de la energía biofotovoltaica está abriendo interesantes posibilidades, como es el caso de estos paneles solares basados en bacterias vivas. Y existen enfoques más radicales si cabe. Una de las últimas investigaciones ha explorado el potencial electrógeno de las plantas, concretamente las suculentas.

En un artículo publicado recientemente en la revista científica ACS Applied Materials & Interfaces, un equipo de investigadores ha planteado la posibilidad de una “célula biosolar” viva basada en la fotosíntesis. Todas las células vivas desplazan electrones como parte de sus procesos biológicos. En el caso de las plantas, la fotosíntesis produce un flujo de electrones que puede aprovecharse para alimentar un circuito externo.

En este caso, los científicos han concentrado sus esfuerzos en una planta suculenta que se conoce como Planta de Hielo. Como parte de su investigación, insertaron un ánodo de hierro y un cátodo de platino en una de sus hojas y lograron generar una corriente de 0,28 v. Si bien se trata de un voltaje pequeño, inferior al de una pila alcalina, la corriente se mantuvo durante todo el día y, técnicamente, podría incrementarse por medio de la utilización de una red de plantas.

Otro ejemplo de energía biofotovoltaica es el uso de una colonia de algas para alimentar un microprocesador.  En el experimento, investigadores de la Universidad de Cambridge utilizaron algas verde-azuladas, también conocidas como cianobacterias, capaces de hacer la fotosíntesis. Su sistema, expuesto a la luz, logró alimentar un microprocesador ARM Cortex-M0+ durante seis meses. La corriente generada es reducida, pero suficiente para alimentar dispositivos IoT en zonas remotas.

Si quieres saber más sobre el potencial de los microorganismos para producir y almacenar energía, te recomendamos que eches un vistazo a este artículo sobre una nueva generación de biobaterías que ofrecen varias semanas de autonomía a partir de la interacción de tres tipos de bacteria.

Fuentes:

• SciTechDaily
• The Verge
• https://scitechdaily.com/harnessing-plant-molecules-to-improve-the-efficiency-of-solar-panels/