La nanotecnología es la manipulación de la materia a una escala extremadamente pequeña, y en ella habría una alternativa a la necesidad de hallar fuentes de energía limpias, es decir las que no usan combustibles fósiles. Aprovechando la energía solar y los “nanotubos”, cilindros de tamaño imperceptible al ojo humano, se produce hidrógeno, elemento capaz de almacenar la energía para luego liberarla.
Las energías limpias, o renovables, se obtienen de recursos
naturales como el viento, la radiación solar o el agua, que se renuevan
rápidamente de forma natural, y se denominan así porque producen bajas
emisiones de gases de efecto invernadero, que son altamente contaminantes.
El hidrógeno es uno de los elementos más abundantes del
universo, y entre muchos de sus usos funciona como combustible y como materia
prima para fabricar vidrios, e incluso obtener aceites.
El profesor Joaquín Enrique Tirano Vanegas, del Departamento
de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), le apostó
a producir energía mediante electrólisis, un procedimiento mediante el cual se
separa el agua en sus componentes básicos –oxígeno e hidrógeno–, y que paradójicamente
requiere de energía eléctrica.
En este caso, para hacer más eficiente el proceso de
separación se usaron nanotubos, que por estar compuestos de dióxido de titanio
y óxido de níquel, aprovechan la luz solar para generar electricidad.
“El truco está en que los nanotubos toman la energía solar,
especialmente la luz visible, y cuando esta los golpea se generan los
electrones, pequeñas partículas que tienen cargas eléctricas”.
“Los electrones generados se utilizan para mejorar el
proceso de electrólisis. Cuando se aplica electricidad a través del agua, ellos
ayudan a dividir el agua en oxígeno e hidrógeno de manera más eficiente, y por
ser una forma de energía limpia no produce contaminantes ni gases dañinos para
el medioambiente”, explica el académico.
Para obtener los nanotubos se empleó el proceso de
“electrodepositación”, que consiste en poner nanopartículas de dióxido de
níquel en las superficies de los nanotubos de dióxido de titanio mediante la
aplicación de corriente eléctrica.
Los nanotubos tienen alta sensibilidad a la luz, lo que
permite obtener fotovoltajes que disminuyen en un 29,89 % el consumo
eléctrico durante el proceso de electrólisis. “Ese mayor aprovechamiento del
espectro visible fue posible gracias a que logramos reducir el bandgap (brecha
energética) del material de 3,14 a 2,76 electronvoltios (eV), lo cual significa
que ahora los nanotubos son más sensibles y eficientes en longitudes de onda
entre 450 y 500 nanómetros (nm)”, agrega el docente.
Manipular partículas que ni siquiera podemos ver es
sumamente complejo. Para hacer posible este proceso se manejan condiciones
específicas como la concentración de componentes en el electrolito, la duración
de la aplicación de voltaje y la separación de los electrodos.
Para probar la eficiencia de los nanotubos en la
transformación de energía solar se empleó una lámpara halógena de 150
vatios (W), que simuló la radiación solar. “La luz irradiada por la
lámpara correspondía exclusivamente al espectro visible, es decir entre 400 y
700 nm”, explica el experto.
Es importante destacar que aunque la idea de usar nanotubos
para producir hidrógeno no es nueva, la forma en que estos aprovechan la luz
solar visible sí es un avance significativo. El profesor Tirano precisa que
“esto nos acerca un paso más a depender menos de los combustibles fósiles, y
por ende disminuir la carga contaminante que se arroja al medioambiente”.
