Tras el sue?o de Tesla de generar electricidad a partir del aire

En el marco de una UE inmersa en alcanzar la meta de ser clim¨¢ticamente neutra antes de mediados de siglo, un equipo formado por una madre y su hijo est¨¢ ayudando a dar respuesta a un posible obst¨¢culo: el limitado n¨²mero de fuentes de energ¨ªa renovable que posibilitar¨¢n que la UE pueda abandonar los combustibles f¨®siles. Andriy Lyubchyk es uno de los socios del proyecto CATCHER, que est¨¢ dirigido a diversificar las fuentes de energ¨ªa limpia perfeccionando un nuevo proceso que est¨¢ logrando convertir la humedad atmosf¨¦rica en electricidad.

La t¨¦cnica consiste en recoger las diminutas cargas de electricidad est¨¢tica contenidas en las ubicuas mol¨¦culas de vapor de agua de la atm¨®sfera. A este proceso se lo conoce como higroelectricidad o electricidad de la humedad.

¡°Con esta nueva fuente de energ¨ªa renovable, creemos que podremos aumentar radicalmente la eficiencia y las posibilidades de la transici¨®n a las energ¨ªas limpias¡±, declara Lyubchyk, director general de la start-up portuguesa Cascatachuva Lda e ingeniero qu¨ªmico en la Universidad Lus¨®fona de Humanidades y Tecnolog¨ªas de Lisboa, Portugal.

Un antiguo sue?o

A principios del siglo XX, el inventor serbioamericano Nikola Tesla so?aba con producir energ¨ªa a partir del aire y lleg¨® a realizar una serie de experimentos para capturar las cargas el¨¦ctricas de la atm¨®sfera y transformarlas en corriente el¨¦ctrica.

Desde la ¨¦poca de Tesla, la comunidad cient¨ªfica ha profundizado sus conocimientos sobre c¨®mo la electricidad se forma y se libera a la atm¨®sfera, y se ha llegado a descubrir que el vapor de agua puede transportar cargas el¨¦ctricas. Tal conocimiento t¨¦cnico podr¨ªa dar un nuevo impulso a la UE, que obtiene alrededor de un 22% de su energ¨ªa a partir de fuentes renovables. En estos momentos est¨¢ en proceso de confirmaci¨®n que el objetivo fijado para finales de la presente d¨¦cada con respecto al uso de dichas fuentes, incluida tambi¨¦n la higroelectricidad, se aumente hasta el 45 %. No obstante, para que Europa pueda ser neutra en t¨¦rminos clim¨¢ticos antes de 2050, las renovables tendr¨¢n de adquirir un protagonismo a¨²n mayor y, a este respecto, la higroelectricidad ampliar¨ªa las opciones alternativas al petr¨®leo, el gas natural y el carb¨®n con las que cuenta la UE.

CATCHER, financiado por el programa Explorador del Consejo Europeo de Innovaci¨®n, re¨²ne a ocho socios de seis pa¨ªses europeos para explorar esta posibilidad. La idea general del proyecto puede que sea la misma que la de Tesla, pero la tecnolog¨ªa utilizada por CATCHER es muy distinta. Para capturar energ¨ªa de la humedad atmosf¨¦rica, el proyecto se sirve de unas c¨¦lulas similares a las de los paneles solares, que est¨¢n hechas de ¨®xido de circonio, un material cristalino duro. El ¨®xido de circonio es un material cer¨¢mico com¨²nmente utilizado en implantes dentales, en sofisticados materiales v¨ªtreos, en electr¨®nica y en revestimientos para varillas de combustible nuclear. Seg¨²n Svitlana Lyubchik, coordinadora de CATCHER y madre de Andriy, hace siete a?os, un grupo de investigaci¨®n empez¨® a observar evidencia de higroelectricidad al explorar las propiedades de nanomateriales hechos de ¨®xido de circonio. Svitlana Lyubchik es tambi¨¦n ingeniera qu¨ªmica en la Universidad Lus¨®fona. Junto con su hijo, ha emprendido varias iniciativas para intentar explotar este potencial.

En estos momentos, en la investigaci¨®n se ha llegado al punto en el que se ha logrado generar, mediante una placa de su material de ocho por cinco cent¨ªmetros, unos 0,9 voltios de electricidad en un laboratorio con una humedad de aproximadamente el 50%. Esta cantidad de energ¨ªa es comparable a la potencia de salida de media pila AA.

La investigaci¨®n ha logrado generar mediante una placa de ocho por cinco cent¨ªmetros la potencia de salida de media pila AA

El equipo, que busca ahora aumentar la eficiencia de su material higroel¨¦ctrico, espera que las c¨¦lulas, una vez perfeccionadas, puedan obtener la misma cantidad de electricidad que unas c¨¦lulas fotovoltaicas del mismo tama?o. Adem¨¢s, creen que podr¨¢n emplearse de manera similar a los paneles solares: en parques fotovoltaicos de gran escala o como fuente de energ¨ªa de uso individual en edificios.

Las c¨¦lulas se crean mediante la producci¨®n de diminutas y uniformes nanopart¨ªculas hechas de ¨®xido de circonio. Estas part¨ªculas se comprimen despu¨¦s en una hoja de material de estructura similar, que incluye una serie de canales o capilares.

Seg¨²n Andriy Lyubchyk, la nanoestructura genera campos el¨¦ctricos en el interior de los capilares que separan la carga de las mol¨¦culas de agua absorbidas de la atm¨®sfera. El resultado es una cascada de procesos fisicoqu¨ªmicos, f¨ªsicos y electrof¨ªsicos que capturan la energ¨ªa el¨¦ctrica. Existe un aspecto en el que esta nueva tecnolog¨ªa comporta una ventaja frente a la energ¨ªa solar y e¨®lica. Mientras que los paneles y las turbinas han de instalarse en determinados puntos con luz solar y viento, las c¨¦lulas de higroelectricidad pueden colocarse en cualquier lugar, ya que existe poca variaci¨®n en los niveles de humedad de una misma zona.

Eso s¨ª, no son necesariamente una opci¨®n viable en todos los lugares, puesto que s¨ª requieren de unos niveles m¨ªnimos de humedad para funcionar. ¡°Por ejemplo, si la temperatura exterior es de menos 15 grados, todo estar¨¢ congelado y no habr¨¢ agua en el aire¡±, afirma Andriy Lyubchyk.

Calefacci¨®n y refrigeraci¨®n

Andriy Lyubchyk tambi¨¦n coordina junto con su madre el proyecto SSHARE, financiado por la UE, en el que se estudia una posible aplicaci¨®n real de las c¨¦lulas de higroelectricidad en un sistema de calefacci¨®n y refrigeraci¨®n. ¡°Combinando las dos tecnolog¨ªas el sistema se vuelve autosuficiente¡±, expresa Andriy Lyubchyk. El sistema de calefacci¨®n y refrigeraci¨®n funciona a partir de un sofisticado panel radiante que se puede instalar en el techo de una habitaci¨®n.

Por encima del panel, unas tuber¨ªas perforadas conducen y le suministran agua fr¨ªa o caliente, en funci¨®n de si se quiere enfriar o calentar la habitaci¨®n. Despu¨¦s, el panel irradia el calor a la habitaci¨®n (o lo absorbe de esta) mediante la humedad atmosf¨¦rica, de una forma similar a c¨®mo la piel libera calor a trav¨¦s del sudor.

Se espera que el sistema pueda alimentar las bombas que hacen circular el agua con la higroelectricidad que se genera mediante vapor de agua que entra y sale del panel. Seg¨²n el equipo de investigaci¨®n, este sistema de calefacci¨®n autosuficiente subraya c¨®mo la higroelectricidad puede impulsar la transici¨®n hacia una energ¨ªa con cero emisiones netas. ¡°Podemos contribuir a la pol¨ªtica de la UE en materia de independencia energ¨¦tica¡±, subraya Svitlana Lyubchik.

La investigaci¨®n descrita en este art¨ªculo ha sido financiada con fondos de la UE. Art¨ªculo publicado originalmente en Horizon, la Revista de Investigaci¨®n e Innovaci¨®n de la Uni¨®n Europea.

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