Posar-se en verd: el següent pas en energia sostenible i renovable

A mesura que experimentem un ràpid progrés en els desenvolupaments tecnològics durant l'última dècada, comencen a sorgir cada cop més idees i intents per combatre els efectes del canvi climàtic. Els acadèmics i les indústries, per exemple, han pres cada cop més consciència que els combustibles fòssils són cada cop menys viables i, per tant, han intentat trobar diverses solucions energètiques alternatives que siguin alhora més sostenibles i renovables. Aquest esforç, com podeu pensar, mai hauria estat un procés fàcil, però el resultat al final val la pena. Dos grups diferents han creat amb èxit una invenció que pot canviar la vida pel que fa a la creació d'energia, que podeu llegir amb detall a continuació.

Com a nota al marge, abans de continuar, és important tenir en compte que les idees d'energia sostenible i renovable, tot i que comparteixen algunes similituds, al nucli són realment diferents les unes de les altres. L'energia sostenible és qualsevol forma d'energia que es pot crear i utilitzar sense afectar negativament les generacions futures. D'altra banda, l'energia renovable és l'energia que no s'esgota quan s'utilitza o que es pot regenerar fàcilment després d'utilitzar-la. Tots dos tipus són respectuosos amb el medi ambient, però l'energia sostenible es pot utilitzar completament si no es conserva o no es controla adequadament.

Parc eòlic alimentat amb estels de Google

Del creador del motor de cerca més popular del món ve una nova font d'energia sostenible. Des de la compra de Makani Power, una start-up dedicada a investigar l'energia eòlica, l'any 2013, Google X ha treballat en el seu projecte més recent anomenat encertadament Projecte Makani. El projecte Makani és un estel d'energia gran de 7.3 m de llarg que pot generar més potència que un aerogenerador comú. Astro Teller, cap de Google X, creu que, "[si] funciona tal com es va dissenyar, acceleraria significativament el pas global cap a les energies renovables".

Hi ha quatre components principals del Projecte Makani. El primer és l'estel, que és d'aspecte d'avió i alberga 8 rotors. Aquests rotors ajuden a treure l'estel del terra i fins a la seva altitud de funcionament òptima. A l'alçada correcta, els rotors s'apagaran i l'arrossegament creat pels vents que es mouen pels rotors començarà a generar energia de rotació. Aquesta energia després es converteix en electricitat. L'estel vola en concèntric a causa de la corda, que el manté connectat a l'estació terrestre.

El següent component és la corda en si. A més de subjectar l'estel a terra, la corda també transfereix l'electricitat generada a l'estació terrestre, alhora que transmet la informació de comunicació a l'estel. La corda està feta d'un cable conductor d'alumini embolicat amb fibra de carboni, el que el fa flexible però fort.

A continuació ve l'estació de terra. Actua com a punt d'ancoratge durant el vol de l'estel i lloc de descans quan l'estel no s'utilitza. Aquest component també ocupa menys espai que un aerogenerador convencional mentre és portàtil, de manera que es pot moure d'un lloc a un altre on els vents són més forts.

La peça final del Projecte Makani és el sistema informàtic. Consisteix en GPS i altres sensors que mantenen l'estel en el seu camí. Aquests sensors asseguren que l'estel es trobi en zones amb vents forts i constants.

Les condicions òptimes per a l'estel Makani de Google X es troben a altituds d'aproximadament entre 140 m (459.3 peus) i 310 m (1017.1 peus) sobre el nivell del sòl i a velocitats del vent d'uns 11.5 m/s (37.7 peus/s) (tot i que en realitat pot començar a generar potència quan la velocitat del vent és d'almenys 4 m/s (13.1 peus/s)). Quan l'estel es troba en aquestes condicions òptimes, té un radi de circumval·lació de 145 m (475.7 peus).

El projecte Makani es proposa com a reemplaçament dels aerogeneradors convencionals perquè és més pràctic i també pot arribar a vents més alts, que generalment són més forts i constants que els més propers al nivell del sòl. Encara que per desgràcia a diferència dels aerogeneradors convencionals, no es pot col·locar en zones properes a vies públiques o línies elèctriques, i s'han de col·locar més separades entre si per evitar xoc entre les estels.

El projecte Makani es va provar per primera vegada a Pescadero, Califòrnia, una zona amb uns vents molt impredictibles i increïblement forts. Google X va venir molt preparat i fins i tot "volia" que almenys cinc estels s'estavellassin en les seves proves. Però en més de 100 hores de vol registrades, no van poder estavellar cap estel, cosa que Google creia que no era exactament una bona cosa. Teller, per exemple, va admetre que estaven més aviat "en conflicte" amb el resultat, "No volíem veure'l com s'estavella, però també sentim que hem fracassat d'alguna manera. Hi ha màgia que tothom cregui que podríem haver fracassat perquè no hem fallat". Aquesta observació possiblement tindria més sentit si tenim en compte que la gent, inclòs Google, realment pot aprendre més de fallar i cometre errors.

Bacteris convertidors d'energia solar

El segon invent prové d'una col·laboració entre la Facultat d'Arts i Ciències de la Universitat de Harvard, la Facultat de Medicina de Harvard i l'Institut Wyss d'Enginyeria d'Inspiració Biològica, que ha donat com a resultat el que s'anomena "fulla biònica". Aquest nou invent utilitza tecnologies i idees descobertes anteriorment, juntament amb un parell de nous retocs. El propòsit principal de la fulla biònica és convertir l'hidrogen i el diòxid de carboni en isopropanol amb l'ajuda de l'energia solar i un bacteri anomenat Ralstonia eutropha - un resultat desitjat, ja que l'isopropanol es pot utilitzar com a combustible líquid com l'etanol.

Inicialment, la invenció va sorgir de l'èxit de Daniel Nocera de la Universitat de Harvard en el desenvolupament d'un catalitzador de fosfat de cobalt que utilitza electricitat per dividir l'aigua en hidrogen i oxigen. Però com que l'hidrogen encara no s'ha convertit en un combustible alternatiu, Nocera va decidir unir-se amb Pamela Silver i Joseph Torella de la Harvard Medical School per esbrinar un nou enfocament.

Finalment, l'equip va tenir la idea esmentada d'utilitzar una versió modificada genèticament Ralstonia eutropha que pot transformar l'hidrogen i el diòxid de carboni en isopropanol. Durant la investigació, també es va trobar que diferents tipus de bacteris també es podrien utilitzar per crear altres varietats de productes, inclosos els farmacèutics.

Després, Nocera i Silver van aconseguir construir un bioreactor complet amb el nou catalitzador, els bacteris i les cèl·lules solars per produir el combustible líquid. El catalitzador pot dividir qualsevol aigua, encara que estigui molt contaminada; els bacteris poden utilitzar els residus del consum de combustibles fòssils; i les cèl·lules solars reben un corrent constant d'energia mentre hi hagi sol. Tot combinat, el resultat és una forma de combustible més ecològica que produeix pocs gasos d'efecte hivernacle.

Per tant, com funciona aquest invent en realitat és bastant senzill. En primer lloc, els científics han de garantir que l'entorn del bioreactor estigui lliure de nutrients que els bacteris puguin consumir per produir productes no desitjats. Un cop establerta aquesta condició, les cèl·lules solars i el catalitzador poden començar a dividir l'aigua en hidrogen i oxigen. A continuació, s'agita el pot per excitar els bacteris de la seva etapa de creixement normal. Això indueix els bacteris a alimentar-se de l'hidrogen acabat de produir i, finalment, l'isopropanol es desprèn com a residus dels bacteris.

Torella va dir això sobre el seu projecte i altres tipus de recursos sostenibles: "El petroli i el gas no són fonts sostenibles de combustible, plàstic, fertilitzants o la infinitat d'altres productes químics produïts amb ells. La següent millor resposta després del petroli i el gas és la biologia, que en xifres mundials produeix 100 vegades més carboni a l'any mitjançant la fotosíntesi del que els humans consumeixen a partir del petroli".