Jueves, 8 de mayo de 2025
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Transformar directamente la energía lumínica en electricidad o convertir el grafito de la mina de un lápiz en un material superconductor de energía y calor son algunas de las posibilidades que ofrecen la nanociencia y nanotecnología
Fotografía de EFE.
Avanzar en la transición energética requiere buscar soluciones para abordar un desafío complejo: mejorar la eficiencia. Esto implica realizar esfuerzos a diferentes niveles, desde innovación tecnológica, grandes infraestructuras y estrategias globales hasta cambios en nuestros hábitos cotidianos. Pero, ¿y si una de las claves estuviera en un nivel invisible? A escala nanométrica, investigadores desarrollan tecnologías capaces de transformar la manera en la que producimos y utilizamos la energía; desde las células solares de perovskita y aplicaciones para la obtención de hidrógeno verde, hasta baterías y supercondensadores que emplean grafeno y nanoestructuras avanzadas.
De las células de perovskita al “sueño” de la fotocatálisis y el grafeno
La nanociencia estudia los procesos fundamentales que ocurren en estructuras de baja dimensionalidad, es decir, de 1 a 100 nanómetros. Si tenemos en cuenta que un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro, en perspectiva, un cabello humano promedio tiene aproximadamente 60.000 nanómetros de espesor.
Este nivel tiene una singularidad, a esta escala, “una de las principales ventajas es que los materiales cambian sus propiedades”, tal y como explica a Planet Energy el investigador y director adjunto de Divulgación en IMDEA Nanociencia, Enrique Cánovas, pudiendo, por ejemplo, modificar su color o experimentar el denominado efecto túnel (visualizar la materia en la escala más diminuta posible).
En el contexto de la transición energética, la nanotecnología permite el desarrollo de las denominadas células solares, que, además de mejorar la eficiencia, ayudan a abaratar los costes de producción. Existen diferentes tipos de células, como las de polímeros (fabricadas con plásticos) o las llamadas células de perovskita, que se han posicionado como las más prometedoras a corto plazo para complementar al silicio en “estructuras de tándem”.
Además, también se está abriendo camino la fotocatálisis, el “sueño desde hace años”, en palabras de Cánovas, de convertir la luz del Sol directamente en químicos como el hidrógeno. Aunque la fotocatálisis aún no ha llegado a una aplicación industrial a gran escala, su alternativa, la electrocatálisis, sí se está utilizando en procesos donde se emplea electricidad -generalmente renovable- para obtener hidrógeno verde a partir de agua. Ambas comparten un elemento esencial: el uso de la nanotecnología.
Por último, el grafeno es un nanomaterial que tiene “unas propiedades térmicas muy singulares”, proviene del grafito, que es el material que compone, principalmente, la punta de un lápiz y “no tiene nada de espectacular”, pero cuando lo exfolias se logran unas propiedades eléctricas singulares, siendo uno de los mejores conductores eléctricos y térmicos para supercondensadores, baterías o sistemas de purificación de agua.
El futuro de la nanotecnología
En la actualidad, se conocen más de 100.000 materiales, pero “habrá infinitos”, asegura el investigador de IMDEA Nanociencia, “porque cambias un poco la molécula y te sale un material nuevo”, lo que abre nuevas posibilidades en múltiples sectores, entre ellos, el de la energía.
Lejos de ser una promesa, es una disciplina transversal que ya está integrada en algunos dispositivos y aplicaciones actuales. Por ejemplo, en los chips que utilizan algunos ordenadores cuánticos o en los servidores de los centros de datos de la IA generativa. Estos chips mejoran su eficiencia y contribuyen a reducir su consumo energético -según la Agencia Internacional de la Energía, se estima que estos centros usaron el 1,5% de la demanda eléctrica mundial en 2024-.
También está presente en productos que forman parte de nuestra vida cotidiana, como en algunas pantallas de televisores -optimizando el consumo energético-, en las baterías basadas en grafeno o en nanoestructuras -que tienen una mayor capacidad y duración- e, incluso, en los neumáticos de los coches, que cuentan con “pequeñas partículas que cambian las propiedades del plástico”, como los nanotubos de carbono, haciendo que tengan tiempos de vida más largos y que se calienten menos.
De cara al futuro, el desarrollo de nuevos materiales puede ayudar a reemplazar a las escasas tierras raras utilizadas en la fabricación de imanes necesarios para la movilidad de los coches eléctricos o en los aerogeneradores. Los investigadores vaticinan que en un plazo de 10 a 20 años podrían llegar a la industria, aunque reconocen que, como con cualquier otro desarrollo, se necesita paciencia para avanzar. Eso sí, señalan que el futuro estará basado en la nanotecnología.
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