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PUNTOS CUANTICOS EN UN BOSQUE DE NANOCABLES ¿LA RECETA PARA UNA CELULA SOLAR OPTIMA?

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Usar partículas exóticas llamadas puntos cuánticos como la base de una célula fotovoltaica no es una idea nueva, pero los dispositivos de este tipo creados hasta ahora aún no convierten la luz solar en energía eléctrica con una eficiencia lo bastante alta. Un nuevo enfoque propuesto por un equipo de investigadores, insertar los puntos cuánticos en un bosque de nanocables, promete brindar una mejora significativa.

Los sistemas fotovoltaicos basados en diminutos puntos cuánticos coloidales tienen varias ventajas potenciales respecto a otros enfoques para crear células solares: Los puntos cuánticos se pueden fabricar mediante un proceso que funciona a temperatura ambiente, ahorrando energía y evitando complicaciones asociadas al procesamiento a alta temperatura del silicio y otros materiales tradicionalmente usados en sistemas fotovoltaicos. Los puntos cuánticos se pueden crear a partir de materiales baratos y abundantes que no requieren una purificación notable, como sí la necesita el silicio. Y es factible aplicar puntos cuánticos a una amplia gama de materiales baratos e incluso flexibles para substratos, como por ejemplo plásticos ligeros.
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Sin embargo, al diseñar estos dispositivos, surge un conflicto grave. Existen dos necesidades contradictorias para obtener un sistema fotovoltaico eficaz: Se necesita que la capa absorbente de una célula solar sea delgada para que permita que las cargas pasen con facilidad de los sitios donde se absorbe la energía solar hasta los cables que trasmiten la corriente. Pero también se necesita que sea lo bastante gruesa como para absorber la luz de manera eficiente. Mejorar el rendimiento en una de estas áreas tiende a empeorar el de la otra.

Ahí es donde puede ser útil añadir nanocables de óxido de zinc. Estos nanocables tienen la conductividad suficiente para extraer cargas con facilidad, y son lo bastante largos como para brindar la profundidad necesaria para la absorción de la luz. Así lo ha demostrado el equipo de Joel Jean, Moungi Bawendi, Silvija Gradecak y Vladimir Bulovic, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos.

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El resultado es un aumento del 50 por ciento en la corriente generada por la célula solar, y un aumento del 35 por ciento en la eficiencia general. Una ventaja de los sistemas fotovoltaicos basados en puntos cuánticos es que se les puede ajustar para que absorban luz con un rango mucho más amplio de longitudes de onda que el de los dispositivos convencionales.

Ésta es una demostración preliminar de un principio que, mediante un mejor conocimiento de los detalles de funcionamiento del mismo, así como posteriores optimizaciones, puede llevarnos a nuevos tipos prácticos y baratos de dispositivos fotovoltaicos, tal como valora el equipo de Jean.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Sehoon Chang, Patrick Brown, Jayce Cheng y Paul Rekemeyer.

GENERAR BIOENERGIA CAPTURAR CO2 PRODUCIDO EN EL PROCESO

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o hay soluciones mágicas para luchar contra el incremento de las concentraciones de dióxido de carbono (CO2). Una vía de actuación un tanto polémica pero que ya está comenzando a adoptarse es la de generar bioenergía y capturar el CO2 liberado en el proceso.

Recurriendo a la biomasa como materia prima, se evita el problema de la creciente escasez de los combustibles fósiles, y si eso se complementa con la captura sistemática del CO2 producido en los principales pasos del proceso, el resultado es un sistema energético sostenible que no sólo evita emitir CO2 a la atmósfera sino que, a efectos prácticos, lo captura, ya que la biomasa vegetal absorbe CO2 durante su ciclo de vida, y si se impide que su descomposición tras morir libere de nuevo el gas capturado, el resultado neto puede ser una disminución de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico.

Un sistema típico de generación de bioenergía, con captura y almacenamiento de carbono, convierte la biomasa de la hierba, de la materia leñosa y de otros tipos de materia vegetal en electricidad, productos químicos o combustibles, tales como etanol. Las emisiones de CO2 liberadas durante el proceso son capturadas y almacenadas. La tecnología puede ser usada en centrales eléctricas, fábricas de papel, procesadoras de etanol y otras instalaciones industriales.

Como tecnología de balance neto negativo en emisiones de CO2, la generación de bioenergía, con captura y almacenamiento de carbono, aprovecha la capacidad natural de árboles, hierbas y otros vegetales de absorber el CO2 atmosférico para la fotosíntesis. En la naturaleza, al final el CO2 es liberado nuevamente a la atmósfera cuando la planta se descompone.
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Un informe confeccionado por expertos del GCEP (Global Climate and Energy Project) de la Universidad de Stanford en California, incluyendo a la analista energética Jennifer Milne, ha pasado revista a lo que se está haciendo en el mundo en dicho campo, y el resultado es que ya hay 16 proyectos de generación de bioenergía, con captura y almacenamiento de carbono, en diversas etapas de desarrollo en todo el mundo. El primer proyecto fue lanzado en 2009 por el Departamento de Energía de Estados Unidos en unas instalaciones de producción de etanol de maíz en Decatur, Illinois, a cargo de la empresa Archer Daniel Midlands Company. Cada día, unas 1.000 toneladas de CO2 emitidas durante la fermentación del etanol son capturadas y almacenadas en una formación de arenisca a unos 2.000 metros (cerca de 7.000 pies) bajo tierra. El objetivo del proyecto es dejar atrapadas un millón de toneladas de CO2 al año, una cantidad equivalente a retirar de la circulación a 200.000 automóviles.

Aproximadamente, el 60 por ciento de las emisiones de CO2 en el mundo procede de centrales eléctricas y otras industrias que utilizan como combustible carbón, gas natural y petróleo. La captura y almacenamiento de esas emisiones podría desempeñar un papel significativo para frenar el calentamiento global. A fin de obtener un balance negativo de emisiones de CO2, los investigadores han propuesto una central de generación de bioenergía, con captura y almacenamiento de carbono, que funcione alimentada por una mezcla de combustible fósil (por ejemplo carbón) y vegetación (madera, hierba o paja, por ejemplo).
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Las estimaciones indican que, para el año 2050, las tecnologías de generación de bioenergía, con captura y almacenamiento de carbono, podrían capturar y almacenar 10.000 millones de toneladas de emisiones industriales de CO2 al año en todo el mundo. Pero según el informe del GCEP, primero hay que superar obstáculos técnicos y económicos importantes, tales como la relativa ineficiencia de los combustibles elaborados a partir de biomasa, y el alto costo de la captura y almacenamiento del carbono.

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