Lunes, 13 de abril de 2009

Cómo aprovechar la energía solar directa para propulsar objetos

Unos barcos en miniatura, hechos a partir de nanomateriales, son accionados directamente por la luz del sol.

Por Katherine Bourzac
Traducido por Francisco Reyes (Opinno)

Giro solar: Un rotor de cuatro aspas (centro) flotando en una piscina de agua gira al ser expuesto a la luz del sol. A la izquierda vemos la lente que se usa para enfocar la luz solar en el rotor; la forma brillante cerca del rotor es el propio reflejo de la luz del sol. Fuente: Stefan Pastine

Multimedia •  Vídeo: Un investigador de UC Berkeley utiliza una lupa para dirigir un rayo de sol hacia un bote de plástico.

El sol es la fuente de energía renovable más abundante. Sin embargo, todas las tecnologías diseñadas para aprovechar este tipo de energía, incluyendo las células fotovoltaicas y los biocombustibles, requieren de pasos intermedios y de un tipo de infraestructura concreta para poder convertir los rayos del sol en algo que se pueda utilizar para hacer que una máquina funcione. Investigadores de la Universidad de California, en Berkeley, están utilizando nanotubos de carbono para construir máquinas acuáticas simples y de pequeño tamaño, y propulsadas directamente por la luz solar. En teoría, según señalan los investigadores, estas máquinas se podrían fabricar a mayor escala y así obtener surtidores de energía que funcionasen directamente gracias a la luz del sol.

Este tipo de máquinas solares funcionan a partir de la tensión de la superficie acuática. Las moléculas del agua están fuertemente atraídas entre sí. Este tipo de interacción de alta energía, y bajo las condiciones apropiadas, es capaz de empujar objetos a través del agua. Las máquinas de Berkely son piezas de plástico transparente, de aproximadamente un centímetro en su borde más largo, y tienen unas tiras de nanotubos de carbono incrustadas y alineadas verticalmente. Cuando la luz del sol o de un láser cae sobre la máquina flotando en una piscina de agua, los nanotubos se calientan y hacen que el agua a su alrededor también se caliente. Esto causa una reducción en la tensión superficial localizada en una región de la máquina, lo que provoca que sea propulsada y se aleje de esta zona de baja tensión en la superficie.

Otros sistemas similares hacen que la tensión superficial se rompa mediante el uso de pulsos eléctricos, pero requieren una fuente de energía tal como una batería o una célula solar. “Este sistema es mejor porque se eliminan intermediarios y se obtiene un alto rendimiento,” comenta Alex Zettl, profesor de física de materia concentrada en Berkeley y que dirigió el proyecto junto a Jean M.J. Fréchet, profesor de química e ingeniería química. “Creemos haber descubierto algo realmente importante, ya que la tensión de la superficie es muy poderosa,” señala Zettl.

Hasta ahora, el equipo de Berkeley ha podido hacer demostraciones con dos máquinas solares de diseño básico. La primera, un barco rectangular de plástico con una tira de nanotubos en la parte de atrás, se mueve en sentido lineal. Si se le aplica un haz de láser o se usa una lente para enfocar luz solar en el centro de la tira de nanotubos o en las esquinas, el barco puede ser dirigido en línea recta o en círculos. Cuando se le enfoca un haz de luz, un barco de aproximadamente un centímetro de largo puede desplazarse con una velocidad de hasta ocho centímetros por segundo. La segunda máquina es un rotor simple con una tira de nanotubos en el lado de cada una de sus cuatro aspas. Cuando es expuesto a la luz solar, gira a una velocidad de aproximadamente 70 rotaciones por minuto. Ambas máquinas sólo han sido probadas dentro de contenedores en un laboratorio.