Going green: El siguiente paso en energía renovable y sostenible

A medida que experimentamos un rápido progreso en los desarrollos tecnológicos en la última década, comienzan a surgir más y más ideas e intentos para combatir los efectos del cambio climático. Los académicos y las industrias, por ejemplo, se han vuelto cada vez más conscientes de que los combustibles fósiles se están volviendo menos viables y, por lo tanto, intentaron encontrar varias soluciones de energía alternativa que sean más sostenibles y renovables. Tal esfuerzo, como puede pensar, nunca habría sido un proceso fácil, pero al final el resultado bien vale la pena. Dos grupos diferentes han creado con éxito un invento potencialmente transformador en lo que respecta a la creación de energía, que puede leer en detalle a continuación.

Como nota al margen, antes de continuar, es importante tener en cuenta que las ideas de energía sostenible y renovable, aunque comparten algunas similitudes, en el fondo son en realidad distintas entre sí. La energía sostenible es cualquier forma de energía que se puede crear y utilizar sin afectar negativamente a las generaciones futuras. Por otro lado, la energía renovable es energía que no se agota cuando se usa o que se puede regenerar fácilmente después de que se usa. Ambos tipos son amigables con el medio ambiente, pero la energía sostenible puede agotarse por completo si no se conserva o controla adecuadamente.

Parque eólico impulsado por cometas de Google

Del creador del motor de búsqueda más popular del mundo llega una nueva fuente de energía sostenible. Desde la compra de Makani Power, una empresa emergente dedicada a la investigación de la energía eólica, en 2013, Google X ha trabajado en su proyecto más reciente, acertadamente llamado Proyecto Makani. El Proyecto Makani es una gran cometa de energía de 7.3 m de largo que puede generar más energía que una turbina eólica común. Astro Teller, director de Google X, cree que "[si] esto funciona según lo diseñado, aceleraría significativamente el movimiento global hacia las energías renovables".

Hay cuatro componentes principales del Proyecto Makani. El primero es la cometa, que tiene un aspecto similar al de un avión y alberga 8 rotores. Estos rotores ayudan a que la cometa despegue del suelo y alcance su altitud operativa óptima. A la altura correcta, los rotores se apagarán y el arrastre creado por los vientos que se mueven a través de los rotores comenzará a generar energía de rotación. Esta energía se convierte luego en electricidad. La cometa vuela en forma concéntrica debido a la cuerda, que la mantiene conectada a la estación terrestre.

El siguiente componente es la propia atadura. Además de sujetar la cometa al suelo, la correa también transfiere la electricidad generada a la estación terrestre, mientras que al mismo tiempo transmite información de comunicación a la cometa. La correa está hecha de un cable de aluminio conductor envuelto en fibra de carbono, lo que la hace flexible pero resistente.

Luego viene la estación terrestre. Actúa como punto de amarre durante el vuelo de la cometa y lugar de descanso cuando la cometa no está en uso. Este componente también ocupa menos espacio que una turbina eólica convencional y es portátil, por lo que puede moverse de un lugar a otro donde los vientos son más fuertes.

La pieza final del Proyecto Makani es el sistema informático. Esto consiste en GPS y otros sensores que mantienen la cometa en su camino. Estos sensores aseguran que la cometa se encuentra en zonas que tienen vientos fuertes y constantes.

Las condiciones óptimas para la cometa Makani de Google X se encuentran en altitudes de aproximadamente entre 140 m (459.3 pies) y 310 m (1017.1 pies) sobre el nivel del suelo y con velocidades del viento de alrededor de 11.5 m/s (37.7 pies/s) (aunque en realidad puede comenzar a generar cuando la velocidad del viento es de al menos 4 m/s (13.1 pies/s)). Cuando la cometa está en estas condiciones óptimas, tiene un radio de giro de 145 m (475.7 pies).

El Proyecto Makani se sugiere como reemplazo de las turbinas eólicas convencionales porque es más práctico y también puede alcanzar vientos más altos, que generalmente son más fuertes y más constantes que los que están más cerca del nivel del suelo. Aunque desafortunadamente a diferencia de las turbinas eólicas convencionales, no se puede colocar en áreas cercanas a vías públicas o líneas eléctricas, y debe colocarse más separadas entre sí para evitar choques entre las cometas.

El Proyecto Makani se probó por primera vez en Pescadero, California, un área que tiene vientos muy impredecibles e increíblemente fuertes. Google X vino muy preparado e incluso "quería" que al menos cinco cometas se estrellaran en sus pruebas. Pero en más de 100 horas de vuelo registradas, no pudieron estrellar una sola cometa, lo que Google creía que no era exactamente algo bueno. Teller, por ejemplo, admitió que estaban bastante "en conflicto" con el resultado, “No queríamos que se estrellara, pero también sentimos que fallamos de alguna manera. Hay magia en que todos crean que podríamos haber fallado porque no fallamos”. Esta observación posiblemente tendría más sentido si consideramos que las personas, incluido Google, en realidad pueden aprender más al fallar y cometer errores.

Bacterias convertidoras de energía solar

El segundo invento proviene de una colaboración entre la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Harvard, la Escuela de Medicina de Harvard y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica, que ha dado como resultado lo que se llama el "hoja biónica". Esta nueva invención utiliza tecnologías e ideas previamente descubiertas, junto con un par de ajustes nuevos. El objetivo principal de la hoja biónica es convertir el hidrógeno y el dióxido de carbono en isopropanol con la ayuda de la energía solar y una bacteria llamada Ralstonia eutrofa – un resultado deseado ya que el isopropanol se puede usar como combustible líquido de manera muy similar al etanol.

Inicialmente, la invención surgió del éxito de Daniel Nocera de la Universidad de Harvard en el desarrollo de un catalizador de fosfato de cobalto que usa electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Pero dado que el hidrógeno aún no se ha popularizado como combustible alternativo, Nocera decidió asociarse con Pamela Silver y Joseph Torella de la Escuela de Medicina de Harvard para descubrir un nuevo enfoque.

Eventualmente, al equipo se le ocurrió la idea antes mencionada de usar una versión genéticamente modificada de Ralstonia eutrofa que puede transformar hidrógeno y dióxido de carbono en isopropanol. Durante la investigación, también se descubrió que diferentes tipos de bacterias también podrían usarse para crear otra variedad de productos, incluidos los farmacéuticos.

Posteriormente, Nocera y Silver lograron construir un biorreactor completo con el nuevo catalizador, las bacterias y las células solares para producir el combustible líquido. El catalizador puede dividir cualquier agua, incluso si está muy contaminada; las bacterias pueden aprovechar los desechos del consumo de combustibles fósiles; y las células solares reciben un flujo constante de energía mientras haya un sol. Todo combinado, el resultado es una forma más ecológica de combustible que genera pocos gases de efecto invernadero.

¿Entonces  como funciona este invento en realidad es bastante simple. En primer lugar, los científicos deben asegurarse de que el entorno del biorreactor esté libre de nutrientes que las bacterias puedan consumir para producir productos no deseados. Una vez establecida esta condición, las células solares y el catalizador pueden comenzar a dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. A continuación, el frasco se agita para excitar a las bacterias desde su etapa de crecimiento normal. Esto induce a las bacterias a alimentarse del hidrógeno recién producido y, finalmente, se libera isopropanol como desecho de las bacterias.

Torella dijo lo siguiente sobre su proyecto y otros tipos de recursos sostenibles: “El petróleo y el gas no son fuentes sostenibles de combustible, plástico, fertilizante o la miríada de otros productos químicos que se producen con ellos. La siguiente mejor respuesta después del petróleo y el gas es la biología, que en cifras globales produce 100 veces más carbono por año a través de la fotosíntesis que el que los humanos consumen del petróleo”.