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Investigadores de China transformaron madera de balsa en un material diseñado capaz de captar luz solar, almacenar 175 kilojulios por kilo en forma de calor, alcanzar un 91,27% de eficiencia fototérmica y aún generar hasta 0,65 voltios incluso después del atardecer
Investigadores de China transformaron madera de balsa en un material multifuncional capaz de absorber luz solar, almacenarla en forma de calor y generar electricidad incluso después del atardecer. La propuesta, detallada en un artículo publicado en la revista Advanced Energy Materials, busca sortear una limitación de la energía solar: la interrupción de la generación cuando la luz desaparece y la baja eficiencia en el almacenamiento de la energía recolectada.
La solución fue desarrollada a partir de la reingeniería interna de la madera en múltiples escalas, de la nano a la micro, para crear una estructura capaz de captar calor y liberarlo posteriormente para uso energético. Cuando ese calor almacenado se transfiere a un dispositivo termoeléctrico, el sistema también consigue producir electricidad.
Madera rediseñada para captar y almacenar energía
El punto de partida fue la remoción de la lignina natural de la madera, sustancia que actúa como un pegamento y mantiene las fibras unidas. Con ello, los investigadores obtuvieron una estructura porosa formada por minúsculos canales abiertos en el interior del material.
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Estos canales fueron revestidos con láminas ultrafinas de fosforeno negro, material que absorbe luz solar en varias longitudes de onda y la convierte en calor. Como el fosforeno se degrada rápidamente en el aire, el equipo aplicó una capa protectora compuesta por ácido tánico e iones de hierro.
En la etapa siguiente, se añadieron nanopartículas de plata para ampliar la capacidad de captación de la luz solar. Después, los investigadores incluyeron una capa repelente al agua para mantener la madera seca y más resistente al deterioro en diferentes condiciones climáticas.
Estructura interna acelera la conducción del calor
Tras la preparación de la estructura de madera de balsa, los científicos rellenaron el material con ácido esteárico, una cera de base biológica utilizada para almacenar calor. Este material se derrite al calentarse, almacena energía y, al enfriarse, se solidifica y libera el calor acumulado.
Uno de los factores que explican el rendimiento térmico del sistema es el camino recorrido por el calor dentro del material. En lugar de esparcirse por la superficie, se propaga a lo largo de las fibras, lo que acelera el desplazamiento de la energía hacia un generador externo.
Este arreglo permite que el calor almacenado sea aprovechado con mayor rapidez para la conversión en electricidad. Así, la madera modificada actúa al mismo tiempo como captadora de luz, almacenadora de energía térmica y soporte para la generación eléctrica posterior.
Pruebas muestran alta eficiencia fototérmica
En las pruebas realizadas en simulador solar, el material alcanzó una eficiencia fototérmica del 91,27%. Esto significa que casi toda la luz incidente fue convertida en calor utilizable.
Además, el material almacenó 175 kilojulios de energía por kilogramo. Cuando se conectó a un generador termoeléctrico, el sistema basado en madera de balsa modificada produjo hasta 0,65 voltios.
Resistencia al fuego, bacterias y hongos
Las pruebas también evaluaron el comportamiento del revestimiento frente a riesgos comunes en estructuras de uso externo. El rendimiento fue considerado positivo contra incendios, bacterias y hongos.
En el estudio, los autores informaron que el revestimiento híbrido redujo la tasa de liberación de calor en un 27,4% y la tasa total de liberación de calor en un 31,2%. El material también mostró un buen funcionamiento contra E. coli y S. aureus.
Al reunir captación de luz, almacenamiento térmico, generación eléctrica y protección contra el deterioro, el equipo presentó una plataforma descrita como escalable y ecológicamente correcta. Con esta configuración, la madera pasa a ser utilizada como base para el aprovechamiento avanzado de la energía solar térmica incluso después del atardecer.
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