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<\/p>\nLos paneles fotovoltaicos fabricados con plantas como materia prima podr\u00edan convertirse en una alternativa barata y f\u00e1cil a las c\u00e9lulas solares tradicionales.<\/p>\n
En pocos a\u00f1os, la gente de los lugares m\u00e1s remotos del mundo podr\u00eda ser capaz de hacer sus propios paneles solares a bajo costo, utilizando residuos agr\u00edcolas que antes no ten\u00edan ning\u00fan valor como materia prima.<\/p>\n
Esa es la visi\u00f3n del investigador del MIT Andreas Mershin, cuyo trabajo ya ha sido publicado en varios informes de revistas cient\u00edficas.\u00a0El trabajo es una extensi\u00f3n de un proyecto iniciado hace ocho a\u00f1os por Shuguang Zhang, investigador principal y director asociado del MIT para la Ingenier\u00eda Biom\u00e9dica.\u00a0Zhang fue el autor principal del documento, junto con Michael Graetzel de la Escuela Suiza Polit\u00e9cnica Federal de Lausana.<\/p>\n
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En su trabajo original, Zhang se centro en la detecci\u00f3n y enumeraci\u00f3n de un complejo de mol\u00e9culas conocidas como fotosistema I (PS-I), las peque\u00f1as estructuras dentro de las c\u00e9lulas vegetales que realizan la fotos\u00edntesis.\u00a0Zhang y sus colegas obtuvieron un derivado del PS-I a partir de plantas, lo hicieron estable qu\u00edmicamente y obtuvieron una capa que, colocada sobre un substrato de cristal, actuar\u00eda como una c\u00e9lula fotovoltaica convencional, produciendo una corriente el\u00e9ctrica cuando se expone a la luz.<\/p>\n
Pero este sistema primitivo tuvo algunos inconvenientes. El montaje y la estabilizaci\u00f3n requer\u00edan costosos productos qu\u00edmicos y un equipo de laboratorio sofisticado. Adem\u00e1s, la c\u00e9lula solar resultante era d\u00e9bil: su eficacia era en varios \u00f3rdenes de magnitud demasiado baja para ser de alguna utilidad.<\/p>\n
Ahora Mershin dice que el proceso se ha simplificado a tal punto que casi cualquier laboratorio podr\u00eda replicarlo – incluyendo la universidad o la escuela, incluso los laboratorios de ciencias, permitiendo que investigadores de todo el mundo puedan empezar a explorar el proceso y hacer otras mejoras.\u00a0La eficiencia del nuevo sistema es 10.000 veces mayor que en la versi\u00f3n anterior; aunque el porcentaje de conversi\u00f3n es de tan s\u00f3lo el 0,1 por ciento de la energ\u00eda solar en electricidad, lo que todav\u00eda tendr\u00eda que mejorarse otras diez veces o m\u00e1s para llegar a ser \u00fatil.<\/p>\n
La clave para conseguir esta gran mejora en la eficiencia fue encontrar una manera de exponer mucho m\u00e1s la PS-I al sol aumentando el \u00e1rea de superficie de contacto. Los primeros trabajos de Zhang simplemente probaron una fina capa plana del material. La inspiraci\u00f3n Mershin para el nuevo avance fueron los pinos en un bosque.<\/p>\n
Mershin, un cient\u00edfico investigador en el MIT (Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts)\u00a0para bits y \u00e1tomos, se dio cuenta de que mientras la mayor\u00eda de los pinos ten\u00eda troncos desnudos y un dosel de ramas s\u00f3lo en la parte superior, unos pocos ten\u00edan peque\u00f1as ramas en toda la longitud del tronco, y de esta forma captaban la luz del sol que se escurr\u00eda de arriba hacia abajo.\u00a0Decidi\u00f3 crear un bosque microsc\u00f3pico en un chip, con el PS-I como recubrimiento de sus \u00ab\u00e1rboles\u00bb de arriba a abajo.<\/p>\n
Pero transformar esa visi\u00f3n en un dispositivo pr\u00e1ctico tom\u00f3 a\u00f1os de trabajo. Al final Mershin fue capaz de crear un peque\u00f1o bosque de \u00f3xido de zinc (ZnO) nanocables, as\u00ed como di\u00f3xido de titanio esponjoso (TiO2) nanoestructura, cubierto con el colector de luz, material derivado de las bacterias.\u00a0Los nanocables no s\u00f3lo sirven como una estructura de soporte para el material, sino tambi\u00e9n como cables para llevar el flujo de electrones generados por las mol\u00e9culas de abajo a la capa de soporte de material, de la que podr\u00eda estar conectado a un circuito.\u00a0\u00abEs como un nanobosque el\u00e9ctrico\u00bb.<\/p>\n
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Como un bono, tanto el \u00f3xido de zinc como el di\u00f3xido de titanio – son ingredientes principales en muchos protectores solares – ya que son muy buenos en la absorci\u00f3n de luz ultravioleta.\u00a0Eso es muy \u00fatil en este caso, porque ultravioleta tiende a da\u00f1ar PS-I, pero en estas estructuras la luz da\u00f1ina es absorbida por la propia estructura de soporte.<\/p>\n
Mershin piensa que con la publicaci\u00f3n y difusi\u00f3n de sus trabajos sobre estos materiales, el avance hacia la mejora de su eficiencia debe ser r\u00e1pido.\u00a0En \u00faltima instancia, una vez que la eficiencia alcance el 1 o el 2 por ciento, ser\u00e1 lo suficientemente bueno para ser \u00fatil, porque los ingredientes son muy baratos y el tratamiento simple.<\/p>\n
\u00abSe puede usar cualquier cosa verde, inclusive la hierba cortada\u00bb, como materia prima. Mientras que hoy se utilizan \u00a0centrifugadoras\u00a0para concentrar las mol\u00e9culas de PS-I, el equipo ha propuesto una forma de lograr esta concentraci\u00f3n mediante el uso de membranas para la filtraci\u00f3n de bajo costo, con lo que se evitar\u00eda el costoso equipo de laboratorio.<\/p>\n
Debido a que el sistema es tan barato y sencillo, se espera que esto se convierta en una \u00abforma de obtener energ\u00eda el\u00e9ctrica de baja tecnolog\u00eda para personas que nunca antes hubieran sido considerados como consumidores o productores de energ\u00eda solar.\u00bb Se espera que las instrucciones para hacer un solar celular sean lo suficientemente simples para ser reducidas a \u00abuna hoja de instrucciones de dibujos animados, sin palabras\u00bb. El \u00fanico ingrediente para comprar ser\u00edan qu\u00edmicos para estabilizar las mol\u00e9culas PS-I, que podr\u00edan ser envasados \u200b\u200becon\u00f3micamente en una bolsa de pl\u00e1stico.<\/p>\n
En esencia, Mershin dice, en pocos a\u00f1os un aldeano en un lugar remoto, podr\u00eda \u00abtomar una bolsa, mezclarla con restos vegetales y con esta mezcla pintar el techo\u00bb para iniciar la producci\u00f3n de energ\u00eda, lo que podr\u00eda cargar los tel\u00e9fonos m\u00f3viles o linternas.\u00a0Hoy en d\u00eda, la fuente m\u00e1s utilizada de la iluminaci\u00f3n en estos lugares, es l\u00e1mparas de querosene – \u00abes m\u00e1s caro y m\u00e1s insalubre\u00bb.\u00a0\u00abLa iluminaci\u00f3n nocturna es una forma de salir de la pobreza\u00bb, a\u00f1ade, porque permite a las personas que trabajan en el campo todo el d\u00eda leer por la noche y recibir una educaci\u00f3n.<\/p>\n
Babak Parviz, profesor asociado de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica en la Universidad de Washington que se especializa en bionanotecnolog\u00eda, dice que este es \u00abun documento muy interesante y un paso muy agradable hacia la integraci\u00f3n de biomol\u00e9culas para la construcci\u00f3n de c\u00e9lulas solares.\u00a0Esto muestra un primer paso muy prometedor y creativo hacia la construcci\u00f3n de c\u00e9lulas fotovoltaicas org\u00e1nicas que pueden utilizar n\u00facleos biol\u00f3gicamente (por supuesto) que se producen. Y a\u00f1ade que, si bien el sistema actual requiere a\u00fan mayor desarrollo, \u00abde seguir trabajando en este campo tal vez se logre mejorar la estabilidad y el rendimiento de estos dispositivos. \u00bb<\/p>\n
La investigaci\u00f3n fue financiada en parte por una subvenci\u00f3n sin restricciones de Intel Corp., y tambi\u00e9n incluy\u00f3 a investigadores de la Universidad de Tennessee.<\/p>\n