A medida que los investigadores y las empresas energéticas de todo el mundo invierten grandes sumas en la exploración de nuevas fuentes de energía limpia y tecnologías afines, surgen varios nuevos descubrimientos, pero aún se desconoce si llegarán algún día al mercado.
De los miles de nuevos descubrimientos potenciales, es probable que pocos lleguen a utilizarse en la práctica, pero algunos podrían llegar al mercado gracias al impulso internacional en favor de una transición ecológica. Un descubrimiento innovador presentado por investigadores del MIT es un material de construcción que almacena energía y se fabrica mezclando cemento, agua y negro de humo.
Los científicos de esta universidad creen haber descubierto un nuevo material que podría utilizarse en carreteras y edificios para suministrar energía renovable.
Los investigadores mezclan cemento, agua y negro de humo para producir un supercondensador. Anteriormente habían intentado crear propiedades similares a las de las baterías en materiales de construcción mezclando hormigón con nanotubos de carbono basados en grafeno. Sin embargo, como los nanotubos son caros de fabricar, no se consideró viable su uso como material de construcción comercial. En cambio, el negro de humo se produce a partir de la combustión incompleta de carbón, materia vegetal o combustible, y es mucho más barato de fabricar.
El grupo del MIT descubrió que la mezcla de cemento, agua y negro de humo creaba una red conductora de electrones «de tipo fractal». El producto final se utiliza para formar pequeñas placas de 1 mm de grosor y 10 mm de ancho recubiertas de una membrana de cloruro potásico. Son dos electrodos fabricados con el material, separados por una capa aislante, lo que les permite convertirse en un potente supercondensador. Cuando se les suministra energía, las placas pueden encender una serie de LED, lo que, según el equipo, podría hacerlas útiles en carreteras y edificios, al utilizarse para almacenar energía.
Pero el equipo aún tiene que superar algunos retos, ya que es complicado garantizar que las placas conserven tanto su capacidad de almacenamiento de energía como su resistencia estructural. Aunque el carbono negro tiene mayores propiedades de almacenamiento de energía, utilizar más cantidad puede debilitar el hormigón. Los investigadores creen que utilizar un 10% de carbono negro en la mezcla proporciona el mejor equilibrio. Sin embargo, puede utilizarse más cantidad en situaciones en las que la resistencia estructural no sea tan crítica.
No es la primera vez que los investigadores intentan utilizar materiales de construcción innovadores para almacenar energía.
Existe la creencia generalizada de que el almacenamiento térmico puede utilizarse en los edificios para suministrar energía. Cuando aumenta la temperatura en el interior de un edificio, los materiales de construcción innovadores se calientan, almacenando calor (energía térmica) para su uso posterior. Aunque esta tecnología se ha pasado por alto en gran medida en el pasado, un mayor apoyo político y una mayor inversión en una transición ecológica podrían ser justo lo que se necesitaba para fomentar una mayor investigación en el desarrollo de materiales de construcción innovadores. Por ejemplo, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley están estudiando formas de superar los retos que plantea el almacenamiento de energía térmica en agua. El equipo está desarrollando nuevos materiales y sistemas de construcción para calefacción y refrigeración, y ya se han registrado avances en esta tecnología.
Ravi Prasher, Director Asociado de Tecnologías Energéticas del Laboratorio de Berkeley, explicó: «Es muy difícil descarbonizar los edificios, sobre todo para calefacción». Y añadió: «Pero si se almacena la energía en forma de uso final, que es el calor, en lugar de en forma de suministro energético, que es la electricidad, el ahorro de costes podría ser muy convincente. Y ahora, con el marco que hemos desarrollado, podremos sopesar los costes del almacenamiento de energía térmica frente al almacenamiento eléctrico, por ejemplo con baterías de litio, algo imposible hasta ahora».
El desarrollo de estos materiales de construcción podría ser clave para la descarbonización y la consecución de una transición ecológica, ya que los edificios en Estados Unidos representan el 40% del consumo energético del país. Alrededor de la mitad de esta energía se emplea en equipos de calefacción y refrigeración, así como en el calentamiento de agua y la refrigeración. Y se prevé que esta proporción del consumo de energía aumente a medida que crezca la población. Además, la eventual caída del uso del gas natural aumentará la dependencia de la envejecida red eléctrica. Por tanto, el uso del almacenamiento de energía térmica podría ayudar a aliviar parte de la presión sobre la red estadounidense, así como a disminuir la proporción de energía renovable tradicional que es necesario utilizar en los edificios.
Sin embargo, se necesita mucha más investigación e inversión en almacenamiento térmico para que pueda desarrollarse con fines comerciales. En la actualidad, la mayoría de los materiales analizados se enfrentan a importantes retos a la hora de su implantación comercial. Aunque las innovaciones que se están viendo en algunas de las principales universidades estadounidenses son prometedoras, es poco probable que veamos un uso a gran escala de este tipo de materiales en las próximas décadas. Sin embargo, su uso a largo plazo podría ayudar a satisfacer la creciente demanda de energías renovables y a reducir la dependencia de otras fuentes de electricidad limpia.